Question

氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應(yīng)用是當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容之一．
（1）一定條件下，在一個(gè)密閉容器中充入氣體：N₂2mol、H₂6mol，達(dá)平衡后N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，同時(shí)放熱92.3KJ．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

 

．
（2）傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中相關(guān)的反應(yīng)式為：N₂+3H₂

催化劑

△

2NH₃．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為：K=

 

．升高溫度，K值

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．
②不同溫度、壓強(qiáng)下，合成氨平衡體系中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)見(jiàn)下表（N₂和H₂的起始物質(zhì)的量之比為1：3）．分析表中數(shù)據(jù)，

 

（填溫度和壓強(qiáng)）時(shí)H₂轉(zhuǎn)化率最高，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不選用該條件的主要原因是

 

．

氨的平衡      壓強(qiáng)（MP）含量% 溫度（℃）	0.1	10	20	30	60	100
200	15.3	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300	2.2	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400	0.4	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500	0.1	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5
600	0.05	4.5	9.1	13.8	23.1	31.4

③下列關(guān)于合成氨說(shuō)法正確是

 

（填字母）
A．使用催化劑可以提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率
B．尋找常溫下的合適催化劑是未來(lái)研究的方向
C．由于△H＜0、△S＞0，故合成氨反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
（3）最近美國(guó)Simons等科學(xué)家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就可直接用于燃料電池的方法．其裝置為用鉑黑作為電極，加入電解質(zhì)溶液中，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入氨氣．其電池反應(yīng)為4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，你認(rèn)為電解質(zhì)溶液應(yīng)顯

 

 性（填“酸性”、“中性“、“堿性”），寫(xiě)出負(fù)極電極反應(yīng)式

 

．
（4）工業(yè)上凈化處理鉻污染方法之一是：將含K₂Cr₂O₇酸性廢水放入電解槽內(nèi)，加入適量的NaCl，以Fe和石墨為電極進(jìn)行電解．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，生成Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀除去（已知K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．
已知電解后的溶液中c（Fe³⁺）為2.0×10^-13mol/L，則溶液中c（Cr³⁺）為

 

mol/L．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專(zhuān)題：

分析：（1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的意義以及書(shū)寫(xiě)方法來(lái)回答判斷；
（2）反應(yīng)的平衡常數(shù)K等于產(chǎn)物平衡濃度系數(shù)次方之積和反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比值；根據(jù)溫度和K之間的關(guān)系來(lái)回答；
（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)的方向和平衡移動(dòng)的因素來(lái)回答；
（4）根據(jù)電解后溶液中c（Fe³⁺），由K_sP[Fe（OH）₃]計(jì)算溶液中c（OH^-），再根據(jù)K_sP[Cr（OH）₃]計(jì)算溶液中c（Cr³⁺）．

解答： 解：（1）N₂2mol、H₂6mol，達(dá)平衡后N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，同時(shí)放熱92.3KJ，即：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.3KJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.3KJ/mol；
（2）①反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，K減小，故答案為：

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；減�。�
②平衡正向進(jìn)行可以使H₂轉(zhuǎn)化率最高，即在高溫高壓下有利于反應(yīng)的正向進(jìn)行，但是壓強(qiáng)太高生產(chǎn)設(shè)備條件難以實(shí)現(xiàn)，所以選擇200℃、100MPa，
故答案為：200℃、100MPa；壓強(qiáng)太高生產(chǎn)設(shè)備條件難以實(shí)現(xiàn)；
③A．使用催化劑可以加快反應(yīng)速率，但是不會(huì)提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率，故A錯(cuò)誤；
B．尋找常溫下的合適催化劑可以加快反應(yīng)速率，這是未來(lái)研究的方向，故B正確；
C．根據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件：△H-T△S＜0，該反應(yīng)的△S＜0，需在一定溫度下才能進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；
故選B；
（3）氨氣為堿性氣體，易與酸反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液應(yīng)呈堿性，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣被氧化生產(chǎn)氮?dú)�，電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：堿；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
（4）電解后溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-13mol/L，則溶液中c³（OH^-）=

4×10-38

2×10-13

mol/L=2×10^-25mol/L，故溶液中c（Cr³⁺）=

6×10-31

2×10-25

mol/L=3×10^-6mol/L，
故答案為：3×10^-6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡、電化學(xué)等知識(shí)，題目難度中等，本題影響化學(xué)平衡的因素，把握電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)．