Question

自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下，N₂与O₂反应生成NO．
（1）在不同温度下，反应N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=a kJ?mol^-1的平衡常数K如下表：

温度/℃	1538	1760	2404
平衡常数K	0.86×10-4	2.6×10-4	64×10-4

该反应的△H

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）2404℃时，在容积为1.0L的密闭容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，计算反应：
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）达到平衡时NO的浓度为

 

．（此温度下不考虑O₂与NO的反应．计算结果保留两位有效数字）
（3）科学家一直致力于研究常温常压下“人工固氮”的新方法．曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH₃．相应的热化学方程式如下：
2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ?mol^-1
则氨催化氧化反应4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）的反应热△H=

 

．（用含a的代数式表示）
（4）最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）实现氮的固定--氨的电解法合成，大大提高了氮气和氢气的转化率．总反应式为：N₂+3H₂

通电          .

(一定条件)

2NH₃．则在电解法合成氨的过程中，应将H₂不断地通入阳极；在另一电极通入
N₂，该电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,有关反应热的计算,化学平衡常数的含义,电解原理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据图表中的平衡常数随温度变化趋势是，温度越高，K值越大；
（2）依据化学平衡的三段式计算平衡浓度，结合平衡常数计算应用；
（3）依据盖斯定律结合热化学方程式计算得到；
（4）电解原理是阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；

解答： 解：（1）在不同温度下，反应N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的平衡常数K随温度升高K值增大，所以正反应方向是吸热反应，△H＞0，故答案为：＞；
（2）2404℃时，在容积为1.0L的密闭容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，计算反应N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）达到平衡时NO的浓度．此温度下不考虑O₂与NO的反应，K=64×10^-4依据平衡的三段式列式计算：设氮气消耗物质的量x则：
            N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始量（mol） 2.6   2.6       0
变化量（mol） x       x      2x
平衡量（mol） 2.6-x 2.6-x     2x
K=

(2x)2

(2.6-x)2

=64×10^-4
解得x=0.1mol；
达到平衡时NO的浓度=

0.2mol

1L

=0.2mol/L，
故答案为：0.2mol/L；
（3）①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=a kJ?mol^-1
②2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ?mol^-1
依据盖斯定律得到：①×2-②
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1））△H=（2a-1530）kJ?mol^-1
故答案为：（2a-1530）kJ?mol^-1
（4）总反应式为：N₂+3H₂?2NH₃．则在电解法合成氨的过程中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，在阴极通入N₂发生的电极反应为：阴极得电子发生还原反应：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，
故答案为：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃．

点评：本题考查了化学平衡影响常数分析热效应的判断和平衡常数的计算，热化学方程式书写和盖斯定律计算应用，电解池的原理应用，综合性较强．