Question

【題目】氨是化學實驗室及化工生產中的重要物質，應用廣泛。

（1）已知25℃時：N2（g）+O2（g）2NO（g） △H1＝+183 kJ／mol

2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l） △H2＝-571.6 kJ／mol

4NH3（g）+5O2（g）＝4NO（g）+6H2O（1） △H3＝-1164.4 kJ／mol

則N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H＝________kJ／mol

	N2	H2	NH3
投料I	1.0 mol/L	3.0 mol/L	0
投料II	0.5 mol/L	1.5 mol/L	1.0 mol/L

（2）在恒溫恒容密閉容器中進行合成氨反應，起始投料時各物質濃度如下表：

①該溫度下合成氨反應的平衡常數表達式為________。

②按投料I進行反應，測得達到化學平衡狀態時H2的轉化率為40％，若按投料II進行反應，起始時反應進行的方向為________（填“正向”或“逆向”）。

③若升高溫度，則合成氨反應的化學平衡常數___________（填“變大”、“變小”或“不變”）。

④L（L1、L2）、X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時，合成氨反應中H2（g）的平衡轉化率隨X的變化關系。

i X代表的物理量是_________，

ii 判斷L1、L2的大小關系，并簡述理由：_____________。

（3）如圖是一種用電解原理來制備H2O2，并用產生的H2O2處理廢氨水的裝置。

Ir-Ru惰性電極吸附O2生成H2O2，其電極反應式是__________。

Answer 1

【答案】 -92.2 K＝ 逆向 變小 溫度 L1<L2，當溫度一定時，壓強越大，平衡轉化率越大 O2+2H++2e-＝H2O2

【解析】(1)已知25℃時：①N2(g)+O2(g) 2NO(g)△H=+183kJ/mol，②2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol，③4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(l)△H=-1164.4kJ/mol，根據蓋斯定律①+②×-×③得，N2(g)+3H2(g) 3NH3(g)△H=+183-571.6×-×1164.4=-92.2kJ/mol，故答案為：-92.2；

(2)①因為合成氨反應的平衡常數=生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積，所以N2(g)+3H2(g) 3NH3(g)的平衡常數表達式為K=，故答案為：K=；

②按投料Ⅱ將氨氣完全轉化到右邊，則與投料Ⅰ完全相同，為完全等效平衡，所以按投料Ⅱ進行反應平衡時H2的濃度也為3.0mol/L×(1-40%)=1.8mol/L，所以按投料Ⅱ進行反應，起始時反應向逆反應方向進行，故答案為：逆向；

③由(1)得出合成氨為放熱反應，所以升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以反應的化學平衡常數變小，故答案為：變小；

④i、由圖可知，X越大，氫氣轉化率越低，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則氫氣轉化率減小，則X表示溫度，故答案為：溫度；

ii、由N2(g)+3H2(g)3NH3(g)△H＜0，溫度高，氫氣轉化率小，壓強大，平衡正向移動，氫氣轉化率大，圖中相同溫度時L2對應的氫氣轉化率大，則壓強L1＜L2，故答案為：L1＜L2，當溫度一定時，壓強越大，平衡轉化率越大；

②利用電解法制H2O2，在該電解池中，Ir-Ru惰性電極有吸附O2作用為氧氣得電子發生還原反應，O2+2H++2e-═H2O2，故答案為：O2+2H++2e-=H2O2。