Question

（1）已知，在常溫下，1g H₂完全轉(zhuǎn)化為NH₃，放出的熱量為15.4kJ．
①請寫出該反應的熱化學方程式

 

．
②Marnellos和Stoukides發(fā)明了電化學制備氨氣方法，該方法用SCY陶瓷將陽極和陰極隔開，SCY陶瓷具有高質(zhì)子導電性，其作用是傳導H⁺，這種方法實現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學合成氨．已知陰極的電極反應為N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，則陽極發(fā)生的電極反應為

 

．
（2）I．在一定溫度下某容積恒定（10L）的密閉容器中加入2mol N₂和4mol H₂，10min后反應達到平衡時，N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，則：
①用H₂濃度變化來表示的化學反應速率為

 

．
②若在上述平衡體系中加入0.5mol Ar，10min后NH₃在混合氣體中的體積分數(shù)

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③若在①平衡體系中繼續(xù)投入1mol H₂、1mol N₂和2mol NH₃，重新達到平衡后反應放出的能量：③

 

①（填“＞”、“＜”或“=”）．
Ⅱ．在與I相同的溫度下，在一個起始容器為10L壓強恒定的密閉容器中發(fā)生上述反應．
①若起始時也投入2mol N₂和4mol H₂，則平衡時NH₃的濃度I

 

Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若向該容器中加入a mol N₂、b mol H₂和c mol NH₃，且a、b、c均＞0，在相同條件下達到平衡時，混合物中各組分的百分含量與上述平衡相同．a(chǎn)、b、c應滿足的關系是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,電解原理

專題：

分析：（1）①在常溫下，1g H₂完全轉(zhuǎn)化為NH₃，放出的熱量為15.4kJ，計算6g氫氣反應放熱92.4KJ，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應反應焓變書寫熱化學方程式；
②陽極發(fā)生氧化反應，氫氣失去電子；
（2）I．①根據(jù)三行式，求氫氣濃度的變化量；
②體積一定，向平衡體系中加入0.5mol Ar，各組分的濃度不變，平衡不移動；
③若在①平衡體系中繼續(xù)投入1mol H₂、1mol N₂和2mol NH₃，相當于增大壓強，平衡正向移動，繼續(xù)放出熱量；
Ⅱ．①若起始時也投入2mol N₂和4mol H₂，在恒下體積變小，相當在原平衡體系的基礎增大壓強；
②用等效平衡的知識解答，恒壓的條件下用極端轉(zhuǎn)化的方法，相同物質(zhì)對應成比例．

解答： 解：（1）①在常溫下，1g H₂完全轉(zhuǎn)化為NH₃，放出的熱量為15.4kJ，6g氫氣反應放熱92.4KJ，反應的熱化學方程式為：N₂（g）+3H₂ （g）=2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；故答案為：N₂（g）+3H₂ （g）=2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；
②陽極發(fā)生氧化反應，氫氣去電子，電極反應式為：3H₂-6e^-=6H⁺，故答案為：3H₂-6e^-=6H⁺；
（2）I．N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
起始量：2mol        4 mol       0
變化量：2mol×50%   3mol       2mol
平衡量：1mol       1mol        2mol
①用H₂濃度變化來表示的化學反應速率為：

3mol 10L

10min

=0.03mol/（L．min），故答案為：0.03mol/（L．min）；
②體積一定，向平衡體系中加入0.5mol Ar，各組分的濃度不變，平衡不移動，所以10min后NH₃在混合氣體中的體積分數(shù)不變，故答案為：不變；
③若在①平衡體系中繼續(xù)投入1mol H₂、1mol N₂和2mol NH₃，相當于增大壓強，平衡正向移動，繼續(xù)放出熱量，所以③＞①，故答案為；＞；
Ⅱ．①若起始時也投入2mol N₂和4mol H₂，在恒下體積變小，相當在原平衡體系的基礎增大壓強，向氣體積減小的方向移動，所以I＜Ⅱ，故答案為：＜；
②用等效平衡的知識解答，恒壓的條件下用極端轉(zhuǎn)化的方法，相同物質(zhì)對應成比例，
         N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
狀態(tài)1：2mol        4 mol       0
狀態(tài)2：amol        bmol       cmol
極端轉(zhuǎn)化：（a+

c

2

）mol  （b+

3

2

c）mol    0
所以

a+ c 2

b+ 3 2 c

=

2

4

，即：4a=2b+c，故答案為：4a=2b+c．

點評：本題考查熱化學方程式的書寫、電化學、化學反應速率的計算、平衡移動和等效平衡的相關知識，綜合性強，但有一定的難度．