Question

【题目】氨能源的循环利用是目前研究的热点之一。

（1）一种可以快速启动的氨制氢工艺如图a所示：

已知：

快速制氢反应：的＝__

（2）1100℃时，在钨丝表面NH3分解的半衰期(浓度减小一半所需时间)如下表所示：

c(NH3)/mol/L	4.56×10-3	2.28×10-3	1.14×10-3	5.70×10-4	2.85×10-4
时间/s	0	440	660	770	t5

表中的t5的值为_________：c(NH3)的值从4.56×10－3变化至2.28×10－3的过程中，平均反应速率试v(H2)=_____________ (保留三位有效数字)mol·L－1·S－1。

（3）在101kPa下，NH3分解的平衡转化率与温度的关系如图b所示：

①温度为300℃，总压为101kPa时，图b中v(正)>v(逆)的点是_____(填“a”“b”或“c”)。

②为降低NH3分解的活化能可采取的措施有_____________________________

（4）已知液氮中存在下列平衡：2NH3(l)NH4＋＋NH2－。用溶有金属氨基化合物(如KNH2)的液氨作电解质电解制氢的工作原理如图c所示：

①电极X的名称是__________________(填“阳极”或“阴极”)。

②图c中阳极的电极反应式为______________________________________________

③若图c中支持电解质改用NH4Cl，则阴极的电极反应式为__________________________

Answer 1

【答案】—75.4 825 7.77×10—6 c 使用合适催化剂 阴极 6NH2－—6e—= N2↑+4NH3 2NH4＋+2e—= H2↑+2NH3

【解析】

（1）由盖斯定律计算可得；

（2）由表格数据可知，当氨气浓度减小一半所需时间的增加值为440、440×、440××、440×××。。。；先计算氨气速率，再依据化学方程式计算氢气速率；c点反应为达到平衡，是平衡的形成过程；

②催化剂能够降低反应的活化能；

（4）①由图可知，X极上NH3得电子发生还原反应生成H2和NH2－；

②由图可知，阳极Y极上NH2－失电子发生氧化反应生成N2和NH3；

③若图c中支持电解质改用NH4Cl，阴极上NH4＋得电子发生还原反应生成H2和NH3。

（3）①由图可知，温度为300℃，总压为101kPa时，图b中b点为平衡点，

（1）将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知×①+×②可得快速制氢反应，则＝×（+45.9kJ/mol）+×（—318 kJ/mol）=—75.4 kJ/mol，故答案为：—75.4；

（2）由表格数据可知，当氨气浓度减小一半所需时间的增加值为440、440×、440××、440×××，则t5=770+440×××=825；c(NH3)的值从4.56×10－3变化至2.28×10－3的过程中，平均反应速率试v(H2)=v(NH3)= ×=7.77×10—6mol·L－1·S－1，故答案为：825；7.77×10—6；

（3）①由图可知，温度为300℃，总压为101kPa时，图b中b点为平衡点，v(正)=v(逆)，c点反应为达到平衡，v(正)>v(逆)，故答案为：c；

②催化剂能够降低反应的活化能，则为降低NH3分解的活化能的措施为使用催化剂，故答案为：使用合适催化剂；

（4）①由图可知，X极上NH3得电子发生还原反应生成H2和NH2－，则X极为电解池的阴极，故答案为：阴极；

②由图可知，阳极Y极上NH2－失电子发生氧化反应生成N2和NH3，电极反应式为6NH2－—6e—= N2↑+4NH3，故答案为：6NH2－—6e—= N2↑+4NH3；

③若图c中支持电解质改用NH4Cl，阴极上NH4＋得电子发生还原反应生成H2和NH3，电极反应式为2NH4＋+2e—= H2↑+2NH3，故答案为：2NH4＋+2e—= H2↑+2NH3。