Question

6．氮是动植物生长不可缺少的元素，合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大，反应如下：N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃（g）合成氨的反应中的能量变化如图1所示．

①该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”），其原因是反应物化学键断裂吸收的总能量小于（填“大于”或“小于”）生成物化学键形成放出的总能量．
②在一定条件下，将一定量的N₂和H₂的混合气体充入某定容密闭容器中，一段时间后，下列叙述不能说明该反应达到平衡状态的是AC（填序号）．
A．容器中混合气体的密度不随时间变化
B．单位时间内断裂3mol H-H键的同时断裂6mol N-H键
C．N₂、H₂、NH₃的物质的量之比为1：3：2
D．容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间变化
③一种用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池原理示意如图2，电极A上发生的电极反应为：2NH₃-6e+^-6OH^-=N₂+6H₂O．若电池工作一段时间后，消耗标准状况下的氧气11.2L，则该过程转移电子2mol．

Answer 1

分析 ①由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量；断裂化学键吸收能量，生成化学键释放能量；
②结合平衡时正逆反应速率相等、各组分的浓度不变等及其衍生的一些物理量分析；
③该燃料电池中，通入氨气的电极是负极、通入氧化剂氧气的电极是正极，则A是负极、B是正极，结合电极方程式解答．

解答 解：①由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，断裂化学键吸收能量，生成化学键释放能量，△H=断裂化学键吸收能量-生成化学键释放能量＜0，可知断裂化学键吸收能量小于生成化学键释放能量，
故答案为：放热；小于；
②A．由于气体的质量以及容器的体积不变，则容器中混合气体的密度不随时间变化，不能用于判断是否达到平衡，故A错误；
B．单位时间内断裂3mol H-H键的同时断裂6mol N-H键，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故B正确；
C． 因不能确定起始配比数、转化率以及平衡常数，则N₂、H₂、NH₃的物质的量之比为1：3：2不能说明达到平衡状态，故C错误；
D．容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间变化，说明气体的物质的量不变，达到平衡状态，故D正确．
故答案为：AC；
③A为负极，负极发生氧化反应，氨气被氧化生成氮气，方程式为2NH₃+6OH^--6e^-═N₂+6H₂O，标准状况下的氧气11.2L，为0.5mol，正极发生O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，由电极方程式可知转移电子0.5mol，
故答案为：2NH₃-6e+^- 6OH^-=N₂+6H₂O； 2．

点评 本题考查较为综合，为高考常见题型，侧重于学生的分析、化学图象分析、化学平衡状态的判断、化学平衡状态的判定等，注重高频考点的考查，有利于基础知识和基本能力的培养，题目难度不大．