Question

（2010?南京二模）（1）在一定条件下，将1mol N₂与3mol H₂混合于一个10L密闭容器中，反应在不同温度下达到平稳时NH₃的浓度如图1所示．其中，温度为T₁时平稳混合气体中氨的体积分数为25%．

①当温度由T₁变化到T₂时，平稳常数K_A

＞

K_B（填“＞”、“＜”或“=”）
②T₁温度达到平衡时N₂的转化率为

40%

．
（2）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生下列反应：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）此反应的△S

＞

0（填“＞”、“＜”或“=”）△H

+1530kJ/mol

．
（已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△=-92.44kJ/mol2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol）
（3）科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（可传递H⁺），实现了低温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验原理如图2所示，则阴极的电极反应式为

N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃

．

Answer 1

分析：（1）①由图可知，温度越高，平衡时NH₃的浓度越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，平衡常数减小；
②令参加反应的氮气的物质的量为nmol，利用三段式用n表示处于平衡时各组分的物质的量，根据氨气的体积分数列方程计算n的值，再根据转化率定义计算；
（2）正反应气体的物质的量增大，混乱度增大；
根据盖斯定律，由已知热化学方程式构造目标热化学方程式，据此计算；
（3）阴极发生还原反应，氮气在阴极上放电，与氢离子结合生成氨气．

解答：解：（1）①由图可知，温度越高，平衡时NH₃的浓度越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，平衡常数减小，故平衡常数K_A＞K_B，
故答案为：＞；
②令参加反应的氮气的物质的量为nmol，则：
            N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）
开始（mol）：1        3                    0
变化（mol）：n        3n                   2n
平衡（mol）：1-n      3-3n                 2n
所以

2n

(1-n)mol+(3-3n)mol+2nmol

×100%=25%，解得n=0.4，
所以氮气的转化率为

0.4mol

1mol

×100%=40%，
故答案为：40%；
（2）正反应气体的物质的量增大，混乱度增大，故△S＞0；
已知：①、N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△=-92.4kJ/mol
②、2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol
根据盖斯定律，①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），故△H=（-92.4kJ/mol）×2-3（-571.6kJ/mol）=+1530kJ/mol
故答案为：＞；+1530kJ/mol；
（3）阴极发生还原反应，氮气在阴极上放电，与氢离子结合生成氨气，电极反应式为N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

点评：本题考查化学平衡计算、反应热计算、原电池等，难度中等，旨在考查学生对知识的掌握与运用，加强基础知识的掌握理解．