Question

【題目】為研究哈伯法合成氨反應，T℃時，在容積為2 L恒容容器中通入4 mol N2和12mol H2，反應如下： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.0kJmol-1，相關鍵能數據如下：

	N≡N	H-H	N-H
鍵能數據( kJ/mol)	946	436	X

若25min時反應達到平衡，各物質濃度隨時間變化曲線如下圖中甲、乙、丙�；卮鹣铝袉栴}：

(1)0-25min內，反應的平均速率v(H2)為_________；表中X=_________________。

(2)T℃時，該反應的平衡常數K=_____________ （用最簡分數表達）。

(3)T℃時，若起始充入8mol N2和24 mol H2，則反應剛達到平衡時，表示c( H2)在右圖中相應的點為_____（填字母）。

(4)以煤為主要原料的合成氨工業中，原料氣氫氣常用下述方法獲得：

①C(s) +H2O(g)CO(g) +H2(g) △H1

②CO(g) +H2O(g)CO2(g) +H2(g) △H2

若已知CO和H2的燃燒熱分別為283 kJ·mol-l和285.8kJ·mol-l；H2O( g) =H2O(1) △H =-44kJ·mol-l 則△H2=_______________。

(5)氨氣是生產硝酸的重要原料，其過程如下：

寫出步驟I的化學方程式：_________________。

(6)下圖是科學家提出的利用電解法常溫常壓下由氮氣、氫氣合成氨的示意圖：

由圖可知，鈀電極B是電解池的________（填“陰極”或“陽極”）；鈀電極A上的電極反應式為________。

Answer 1

【答案】 0.12 moI/(L·min) 391 B -41.2 kJ·mol-1 4NH3 +5O24NO +6H2O 陽極 N2+6e-+6H+=2NH3

【解析】(1) 在容積為2 L恒容容器中通入4 mol N2和12mol H2，根據圖像，0-25min內，氫氣的濃度變成3mol/L，反應的平均速率v(H2)= == 0.12 moI/(L·min)； △H=-92.0KJmol-1=946+436×2-6X，解得X=391 KJmol-1，故答案為：0.12 moI/(L·min)；391；

(2)T℃時，平衡時c(N2)=1mol/L，c(H2)=3mol/L，c(NH3)=2mol/L，該反應的平衡常數K= = =，故答案為： ；

(3)T℃時，若起始充入8mol N2和24 mol H2，相當于增大壓強，若平衡不移動，氫氣的濃度為原來的2倍為6mol.L，而增大壓強，平衡正向移動，c( H2)減小，反應速率加快，建立平衡需要的時間縮短，故選B；

（4）已知：①CO（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-283.0kJ/mol；②H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ/mol；③H2O( g) =H2O(1) △H =kJ·mol-l，由蓋斯定律可知，①-②+③可得CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-283.0kJ/mol-（-285.8）+（-44 kJ/mol）=-41.2kJ/mol，故答案為： -41.2kJ/mol；

(5)步驟I中氨氣被氧化為NO ，反應的化學方程式為4NH3 +5O24NO +6H2O，故答案為：4NH3 +5O24NO +6H2O；

(6)由圖可知，鈀電極A上氮氣反應生成了氨氣，發生了還原反應，是陰極，則是鈀電極B是電解池的陽極；鈀電極A上的電極反應式為N2+6e-+6H+=2NH3，故答案為：陽極；N2+6e-+6H+=2NH3。