Question

(14分)氨是重要的化工產(chǎn)品之一，研究合成氨反應(yīng)具有重要意義。
(1) 已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：
 ，
寫出以N₂和H₂為原料合成NH₃的熱化學(xué)方程式________________________。
(2) 某小組研究了其他條件不變時(shí)，改變某一條件對上述反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示：
①t₁時(shí)刻改變的條件為__________________。
②t₂時(shí)刻，恒壓充入氦氣,t₃時(shí)刻達(dá)到平衡。在圖中畫出t₂時(shí)刻后的速率變化圖像。

(3) 相同溫度下，A、B、C三個(gè)密閉容器，A、B恒容，C帶有可自由移動(dòng)的活塞K，各向其中充入如圖所示反應(yīng)物，初始時(shí)控制活塞K使三者體積相等，一段時(shí)間后均達(dá)到平衡。

①達(dá)到平衡時(shí)，A、C兩個(gè)容器中NH₃的濃度分別為c_l、c₂，則c₁______c₂(填“>”、“<”或“=”)。
②達(dá)到平衡時(shí)，若A、B兩容器中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率分別為α(A),α(B)，則α(A)+α(B)______1(填“ >”、“<”或“=”）。
③達(dá)到平衡時(shí)，若容器C的體積是起始時(shí)的3/4，則平衡時(shí)容器C中H₂的體積分?jǐn)?shù)為_______。
(4) 直接供氨式堿性燃料電池（DAFC)，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，其電池反應(yīng)為 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________。

Answer 1

(1)N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝ －90.8 kJ·mol^－1（2分）
(2)①升高溫度 （2分）
② （2分）
(3)①  <（2分） ② ＜ （2分）    ③50% （2分）
(4)2NH₃—6e^—+6OH^—＝N₂+6H₂O （2分）

試題分析：(1)根據(jù)鍵能關(guān)系計(jì)算：△H＝反應(yīng)物的鍵能－生成物的鍵能=946＋436×3－390.8×6=－90.8 kJ·mol^－1；N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝ －90.8 kJ·mol^－1
(2)①t₁時(shí)刻正逆反應(yīng)速率都增大，向逆向移動(dòng)，則是升高溫度；②恒壓充入氦氣，相當(dāng)于減壓，正逆速率都減小，向逆向移動(dòng)，如下圖

(3)
①A恒容，壓強(qiáng)減小，C恒壓，所以C中壓強(qiáng)大于A， c₁<c₂。
②A中相當(dāng)于氨氣是2mol，B容器中是A中的2倍，壓強(qiáng)增大，則反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于A。即1－α(A)>α(B)，則α(A)+α(B)<1；
③若容器C的體積是起始時(shí)的3/4，則平衡時(shí)物質(zhì)的量是起始時(shí)的3/4，
N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)
起始（mol）  1    3          0
轉(zhuǎn)化（mol）  x    3x        2x
平衡（mol） 1-x  3-3x        2x
（4-2x）/4=3/4；x=0.5；則H₂的體積分?jǐn)?shù)為1.5÷3=50%
(4)電池總反應(yīng)為 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，知道正極反應(yīng)為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^—，由總反應(yīng)減去正極反應(yīng)，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH₃—6e^—+6OH^—＝N₂+6H₂O。
點(diǎn)評：本題以合成氨為載體，考查了高考的中熱點(diǎn)知識(shí)：熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡、原電池等知識(shí)，綜合性強(qiáng)，也是高考的�？純�(nèi)容，平時(shí)學(xué)習(xí)要注意整理這類習(xí)題。