Question

【題目】氨氣有廣泛用途，工業(yè)上利用反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0合成氨，回答以下問題：

（1）某小組為了探究外界條件對(duì)反應(yīng)的影響，以c0 mol/L H2參加合成氨反應(yīng)，在a、b兩種條件下分別達(dá)到平衡，如圖A。

①a條件下，0～t0的平均反應(yīng)速率v(H2)=_____________mol·L-1·min-1。

②相對(duì)a而言，b可能改變的條件是________________。

③在a條件下t1時(shí)刻將容器體積壓縮至原來的1/2，t2時(shí)刻重新建立平衡狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)诖痤}卡相應(yīng)位置畫出t1時(shí)刻后c(H2)的變化曲線并作相應(yīng)的標(biāo)注。_____________

（2）某小組往一恒溫恒壓容器充入9mol N2和23mol H2模擬合成氨反應(yīng)，圖B為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與總壓強(qiáng)（p）的關(guān)系圖。

① 比較T1、T3的大小T1__________T3（填“<”或“>”）。

②分析體系在T2、60MPa下達(dá)到的平衡，此時(shí)N2的平衡分壓為_______MPa（分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）；列式表示此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=______________。（用平衡分壓代替平衡濃度，不要求計(jì)算結(jié)果）

（3）有人利用NO2和NH3構(gòu)成電池的方法，既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放減少環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能進(jìn)行粗銅精煉，如圖C所示，d極為粗銅。

① a極通入________(填化學(xué)式)；

② b極電極反應(yīng)為_____________________________。

Answer 1

【答案】 （c0-c1）/t0 增大c(N2) < 9 NO2 2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O

【解析】（1）①根據(jù)圖像可知，0～t0的平均反應(yīng)速率v(H2)=（c0-c1）/t0 mol·L-1·min-1；正確答案：（c0-c1）/t0。

②從圖像可出：達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的平衡濃度變小，時(shí)間縮短，速率加快；增大壓強(qiáng)，平衡右移，但是氫氣濃度增大，與題意矛盾；增加氮?dú)獾臐舛�，平衡右移，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，速率加快，符合題意；正確答案：增大c(N2)。

③體積縮小1/2，氫氣的濃度會(huì)從c1突增到2 c1，然后根據(jù)縮小體積、增大壓強(qiáng)，平衡右移，氫氣的濃度減少但始終在c1與2 c1之間；正確答案：。

（2）①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)壓強(qiáng)不變的情況下，降低溫度，平衡右移，氨氣的體積分?jǐn)?shù)增大，從圖像看出，T1小于T3；正確答案：<。

②設(shè)氮?dú)獾淖兓�量�?/span>xmol,根據(jù)反應(yīng)

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量 9 23 0

變化量 x 3 x 2 x

平衡量 9- x 23-3x 2 x

氨氣的體積分?jǐn)?shù)= 2x÷(9- x+ 23-3x+2x)=60%,解之x=6mol；把x=6帶入下式可得：N2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=（9- x）÷(9- x+ 23-3x+2x)=3/20，此時(shí)N2的平衡分壓為60×3/20=9；H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=（23-3x）÷(9- x+ 23-3x+2x)=1/4, 此時(shí)H2的平衡分壓為60×1/4=15；NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)60%，此時(shí)NH3的平衡分壓為60×60%=36；此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=；正確答案：9；。

（3）粗銅精煉中，粗銅做電解池的陽極，因此與d 極相連的a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，NO2和NH3反應(yīng)生成氮?dú)夂退?/span>，NO2中+4價(jià)氮元素降低到0價(jià)，被還原；因此a極通入NO2；b極為原電池的負(fù)極，氨氣在此極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)�，極反應(yīng)為2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O；正確答案：NO2；2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O。