Question

6．氮是動植物生長不可缺少的元素，合成氨的反應對人類解決糧食問題貢獻巨大，反應如下：N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃（g）合成氨的反應中的能量變化如圖1所示．

①該反應是放熱反應（填“吸熱”或“放熱”），其原因是反應物化學鍵斷裂吸收的總能量小于（填“大于”或“小于”）生成物化學鍵形成放出的總能量．
②在一定條件下，將一定量的N₂和H₂的混合氣體充入某定容密閉容器中，一段時間后，下列敘述不能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是AC（填序號）．
A．容器中混合氣體的密度不隨時間變化
B．單位時間內(nèi)斷裂3mol H-H鍵的同時斷裂6mol N-H鍵
C．N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量之比為1：3：2
D．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化
③一種用于驅(qū)動潛艇的液氨-液氧燃料電池原理示意如圖2，電極A上發(fā)生的電極反應為：2NH₃-6e+^-6OH^-=N₂+6H₂O．若電池工作一段時間后，消耗標準狀況下的氧氣11.2L，則該過程轉(zhuǎn)移電子2mol．

Answer 1

分析 ①由圖可知，反應物的總能量大于生成物的總能量；斷裂化學鍵吸收能量，生成化學鍵釋放能量；
②結(jié)合平衡時正逆反應速率相等、各組分的濃度不變等及其衍生的一些物理量分析；
③該燃料電池中，通入氨氣的電極是負極、通入氧化劑氧氣的電極是正極，則A是負極、B是正極，結(jié)合電極方程式解答．

解答 解：①由圖可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，則該反應為放熱反應，斷裂化學鍵吸收能量，生成化學鍵釋放能量，△H=斷裂化學鍵吸收能量-生成化學鍵釋放能量＜0，可知斷裂化學鍵吸收能量小于生成化學鍵釋放能量，
故答案為：放熱；小于；
②A．由于氣體的質(zhì)量以及容器的體積不變，則容器中混合氣體的密度不隨時間變化，不能用于判斷是否達到平衡，故A錯誤；
B．單位時間內(nèi)斷裂3mol H-H鍵的同時斷裂6mol N-H鍵，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C． 因不能確定起始配比數(shù)、轉(zhuǎn)化率以及平衡常數(shù)，則N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量之比為1：3：2不能說明達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化，說明氣體的物質(zhì)的量不變，達到平衡狀態(tài)，故D正確．
故答案為：AC；
③A為負極，負極發(fā)生氧化反應，氨氣被氧化生成氮氣，方程式為2NH₃+6OH^--6e^-═N₂+6H₂O，標準狀況下的氧氣11.2L，為0.5mol，正極發(fā)生O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，由電極方程式可知轉(zhuǎn)移電子0.5mol，
故答案為：2NH₃-6e+^- 6OH^-=N₂+6H₂O； 2．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析、化學圖象分析、化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡狀態(tài)的判定等，注重高頻考點的考查，有利于基礎知識和基本能力的培養(yǎng)，題目難度不大．