Question

14．自从1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法以来，氮的固定的相关研究获得了不断的发展．
（1）下表列举了不同温度下大气固氮的部分平衡常数K值．

反应	大气固氮N2（g）+O2（g）?2NO（g）
温度/℃	27	2260
K	3.84×10-31	1

①分析数据可知：大气固氮反应属于吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
②2260℃时，向2L密闭容器中充入0.3mol N₂和0.3mol O₂，20s时反应达平衡．则此时得到NO0.2mol，用N₂表示的平均反应速率为0.0025mol/（L•s）．
（2）已知工业固氮反应：N₂（g）+3H₂ （g）?2NH₃ （g）△H＜0，在其他条件相同时，分别测定此反应中N₂的平衡转化率随压强和温度（T）变化的曲线如下图A、B所示，其中正确的是B（填“A”或“B”），T₁＞T₂（填“＞”或“＜”）．

（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的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做电极，通过电解实现高温常压下的电化学合成氨．其示意图如C所示，阴极的电极反应式为N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃
（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨的新思路，反应原理为：
2N₂ （g）+6H₂ 0（l）?4NH₃（aq）+30₂（g）△H
已知：N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃ （g）△H₁
2H₂（g）+0₂ （g）?2H₂ 0（1）△H₂
NH₃ （g）?NH₃（aq）△H₃
则△H=2△H₁-3△H₂+4△H₃（用含△H₁、△H₂、△H₃的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）①温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移；②依据平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念、结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）合成氨反应增大压强平衡正向移动，转化率增大；该反应为放热反应，升高温度，转化率减小；
（3）氮气在阴极得电子生成氨气；
（4）由盖斯定律：①×2-②×3+4×③得目标方程式，焓变与化学计量数成正比．

解答 解：（1）①由表格数据可知，温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移，则正反应方向为吸热反应，
 故答案为：吸热；
②2260℃时，向2L密闭容器中充入0.3mol N₂和0.3mol O₂，20s时反应达平衡，设此时得到NO为xmol，
        N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
开始    0.3mol        0.3mol           0
转化     $\frac{1}{2}$xmol       $\frac{1}{2}$xmol          xmol
平衡 （0.3-0.5x）mol  （0.3-0.5x）mol    xmol
化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值，则化学平衡常数K=$\frac{{x}^{2}}{（0.3-0.5x）^{2}}$=1，解得：x=0.2，用N₂表示的平均反应速率为v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.5×0.2}{\frac{2}{20}}$mol/（L•s）=0.0025mol/（L•s），
故答案为：0.2；0.0025mol/（L•s）；
（2）合成氨反应正方向为体积减小的方向，增大压强平衡正向移动，转化率增大，T₂的转化率大，则图A错误，B正确；该反应为放热反应，升高温度，转化率减小，所以T₁＞T₂，
故答案为：B；＞；
（3）电解池中氮气在阴极得电子生成氨气，其电极方程式为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；
（4）①N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃ （g）△H₁
②2H₂（g）+0₂ （g）?2H₂ 0（1）△H₂
③NH₃ （g）?NH₃（aq）△H₃
由盖斯定律：①×2-②×3+4×③得2N₂ （g）+6H₂ 0（l）?4NH₃（aq）+30₂（g）△H=（2△H₁-3△H₂+4△H₃），
故答案为：2△H₁-3△H₂+4△H₃．

点评 本题考查了平衡常数的应用、影响化学平衡的因素、盖斯定律的应用等，题目难度中等，侧重于基础知识的综合应用考查，注意把握K与温度的关系以及影响化学平衡的因素．