Question

【題目】發(fā)展儲氫技術(shù)是氫氧燃料電池推廣應(yīng)用的關(guān)鍵．研究表明液氨是一種良好的儲氫物質(zhì)，其儲氫容量可達(dá)質(zhì)量分?jǐn)?shù)液氨氣化后分解產(chǎn)生的氫氣可作為燃料供給氫氧燃料電池．氨氣分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

請回答下列問題：

氨氣自發(fā)分解的反應(yīng)條件是 ______ ．

已知：

則，反應(yīng)的 ______ ．

研究表明金屬催化劑可加速氨氣的分解．圖1為某溫度下等質(zhì)量的不同金屬分別催化等濃度氨氣分解生成氫氣的初始速率．

①不同催化劑存在下，氨氣分解反應(yīng)的活化能最大的是 ______ 填寫催化劑的化學(xué)式．

②恒溫恒容時，用Ni催化分解初始濃度為的氨氣，并實時監(jiān)測分解過程中氨氣的濃度．計算后得氨氣的轉(zhuǎn)化率隨時間t變化的關(guān)系曲線如圖請在圖2中畫出：在溫度為，Ru催化分解初始濃度為的氨氣過程中隨t變化的總趨勢曲線標(biāo)注 ______

③如果將反應(yīng)溫度提高到，請如圖2中再添加一條Ru催化分解初始濃度為的氨氣過程中的總趨勢曲線標(biāo)注 ______

④假設(shè)Ru催化下溫度為時氨氣分解的平衡轉(zhuǎn)化率為，則該溫度下此分解反應(yīng)的平衡常數(shù)K與的關(guān)系式是： ______ ．

用Pt電極對液氨進(jìn)行電解也可產(chǎn)生和陰極的電極反應(yīng)式是 ______ ；陽極的電極反應(yīng)式是 ______ 已知：液氨中

Answer 1

【答案】高溫 Fe

【解析】

化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，取決于焓變和熵變的綜合判據(jù)；

根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱；

反應(yīng)的活化能越高，則反應(yīng)中活化分子數(shù)越少，反應(yīng)速率越慢；

催化分解初始濃度為的氨氣，平衡時不變，反應(yīng)速率加快，到達(dá)平衡所用時間比Ni催化時要短；

將反應(yīng)溫度提高到，反應(yīng)速率加快，氨氣的分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動；

先求出各自的平衡濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)的概念來回答；

電解時陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，液氨失電子生成氫氣和，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)．

已知：，反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量增大，則，而且，若要使，則需在較高溫度下，故答案為：高溫；

已知：

由蓋斯定律：得到反應(yīng)，故答案為：；

反應(yīng)的活化能越高，則反應(yīng)中活化分子數(shù)越少，反應(yīng)速率越慢，則氨氣的分解速率最慢的反應(yīng)中，氨氣分解反應(yīng)的活化能最大，即當(dāng)Fe作催化劑時活化能最大；故答案為：Fe；

催化分解初始濃度為的氨氣，平衡時不變，與Ni作催化劑相同，但是反應(yīng)速率加快，到達(dá)平衡所用時間比Ni催化時要短，則圖象為；

將反應(yīng)溫度提高到，反應(yīng)速率加快，到達(dá)平衡所用時間縮短，氨氣的分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，氨氣的轉(zhuǎn)化率增大，則溫度時Ru催化分解初始濃度為的氨氣過程中的總趨勢曲線為總趨勢曲線標(biāo)注為；

平衡時氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別是、、，據(jù)，故答案為：；

電解時陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在陰極液氨失電子生成氫氣和，則電極方程式為：；陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，在陽極液氨得到電子，電極反應(yīng)式為：。