题目内容
合成氨对工农业发展有着重要意义，下面是对有关其应用的研究．（1）随着对台成氢研宄的发展，2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入一个加热到570℃的电解池中，采用导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜儆电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨（装置如图）．阴极的电极反应式为
（2）氨的催化氧化应用于硝酸生产中，500℃时，NH3和O2可能发生如下反应：
①4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H═-9072kJ?mol-1 K=1.1×1026
②4NH3（g）+4O2（g）?2N2O（g）+6H2O（g）△H═-1104.9kJ?mol-1 K=4.4×1028
③4NH3（g）+3O2（g）?2N2（g）+6H2O（g）△H═-1269.02kJ?mol-1 K=7.1×1034
写出500℃，N2氧化为NO的热化学方程式
上述反应中，②、③是副反应．若要减少副反应，提高NO的产率，最合理的措施是
（3）某学习小组设计如图装置研究合成氨反应，装置如图所示，膈板I固定不动，活塞II可自由移动，M、N两个容器均发生如下反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
①若向M、N中，各通入1mol N2和3mol H2．初始M、N客积相同，并保持温度不变．则到达平衡时N2的转化率a（N2）M
②若在某件下，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）在容器N中达到平衡，测得容器中含有N2 1.0mol，H2 0.4mol，NH3 0.4mol，此时容积为2.0L．则此条件下的平衡常数为
考点：常见化学电源的种类及其工作原理,热化学方程式,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）反应总方程式为N2+3H2?2NH3，反应中N元素化合价降低，被还原，应为电解池阴极反应，电解方程式为N2+6e-+6H+═2NH3，H元素化合价升高，被氧化，应为电解池阳极反应，电极方程式为H2-2e-=2H+，以此解答该题；
（2）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（3）①根据压强对化学反应速率和平衡移动的影响情况来回答；
②根据三行式计算化学平衡常数；根据Qc和K之间的关系计算反应的移动方向．
（2）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（3）①根据压强对化学反应速率和平衡移动的影响情况来回答；
②根据三行式计算化学平衡常数；根据Qc和K之间的关系计算反应的移动方向．
解答：
解：（1）根据反应总方程式为N2+3H2=2NH3，在电解池的阴极上是氮气发生还原反应，电解方程式为N2+6e-+6H+═2NH3，故答案为：N2+6e-+6H+═2NH3；
（2）根据反应可得：①2NO（g）+3H2O（g）?2NH3（g）+
O2（g）△H=
×9072kJ?mol-1=4536kJ?mol-1，
②2NH3（g）+
O2（g）?N2（g）+3H2O（g）△H=-1269.02×
kJ?mol-1=-634.51kJ?mol-1；额Khijainde
根据盖斯定律，①-②得N2（g）+O2（g）=2NO（g），所以△H=634.51kJ?mol-1-4536kJ?mol-1=-3901.49 kJ?mol-1，若要减少副反应，提高NO的产率，最合理的措施是
选择合适的催化剂，
故答案为：N2（g）+O2（g）=2NO（g），△H=-3901.49 kJ?mol-1；选择合适的催化剂；
（3）①膈板I固定不动，活塞II可自由移动，则M是恒容容器，N是恒压容器，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）发生后，气体的两会减小，压强会减小，所以恒压相当于在恒容的基础上增大压强，加压，平衡右移，所以反应物氮气的转化率增大，即a（N2）M＜a（N2）N，M，N迭到平衡的时间tM＞tN，故答案为：＜；＞；
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）达到平衡时容器中含有N2 1.0mol，H2 0.4mol，NH3 0.4mol，此时容积为2.0L，K=
=
=10，
保持温度和压强不变，向此容器内通入0.36molN2，2.0L时，容器中的分子数1.0+0.4+0.4=1.8；再加入A，分子数为：1.8+0.36=2.16，则容器的体积从原来的2.0L变为
L=2.4L，此时Qc=
=10.6＞10，所以平衡逆向移动，
故答案为：10；逆向；保持温度和压强不变，向此容器内通入0.36molN2，容器中的分子数1.0+0.4+0.4=1.8；再加入A，分子数为：1.8+0.36=2.16，则容器的体积从原来的2.0L变为
L=2.4L，此时Qc=
=10.6＞10，所以平衡逆向移动．
（2）根据反应可得：①2NO（g）+3H2O（g）?2NH3（g）+
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②2NH3（g）+
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根据盖斯定律，①-②得N2（g）+O2（g）=2NO（g），所以△H=634.51kJ?mol-1-4536kJ?mol-1=-3901.49 kJ?mol-1，若要减少副反应，提高NO的产率，最合理的措施是
选择合适的催化剂，
故答案为：N2（g）+O2（g）=2NO（g），△H=-3901.49 kJ?mol-1；选择合适的催化剂；
（3）①膈板I固定不动，活塞II可自由移动，则M是恒容容器，N是恒压容器，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）发生后，气体的两会减小，压强会减小，所以恒压相当于在恒容的基础上增大压强，加压，平衡右移，所以反应物氮气的转化率增大，即a（N2）M＜a（N2）N，M，N迭到平衡的时间tM＞tN，故答案为：＜；＞；
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）达到平衡时容器中含有N2 1.0mol，H2 0.4mol，NH3 0.4mol，此时容积为2.0L，K=
| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(H2) |
(
| ||||
|
保持温度和压强不变，向此容器内通入0.36molN2，2.0L时，容器中的分子数1.0+0.4+0.4=1.8；再加入A，分子数为：1.8+0.36=2.16，则容器的体积从原来的2.0L变为
| 2.16×2 |
| 1.8 |
(
| ||||
(
|
故答案为：10；逆向；保持温度和压强不变，向此容器内通入0.36molN2，容器中的分子数1.0+0.4+0.4=1.8；再加入A，分子数为：1.8+0.36=2.16，则容器的体积从原来的2.0L变为
| 2.16×2 |
| 1.8 |
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点评：本题涉及热化学、电化学、化学平衡的有关计算等知识，属于综合知识的考查，注意知识的归纳和整理是关键，难度中等．
练习册系列答案
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