Question

14．自從1902年德國(guó)化學(xué)家哈伯研究出合成氨的方法以來(lái)，氮的固定的相關(guān)研究獲得了不斷的發(fā)展．
（1）下表列舉了不同溫度下大氣固氮的部分平衡常數(shù)K值．

反應(yīng)	大氣固氮N2（g）+O2（g）?2NO（g）
溫度/℃	27	2260
K	3.84×10-31	1

①分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應(yīng)屬于吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
②2260℃時(shí)，向2L密閉容器中充入0.3mol N₂和0.3mol O₂，20s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡．則此時(shí)得到NO0.2mol，用N₂表示的平均反應(yīng)速率為0.0025mol/（L•s）．
（2）已知工業(yè)固氮反應(yīng)：N₂（g）+3H₂ （g）?2NH₃ （g）△H＜0，在其他條件相同時(shí)，分別測(cè)定此反應(yīng)中N₂的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)和溫度（T）變化的曲線如下圖A、B所示，其中正確的是B（填“A”或“B”），T₁＞T₂（填“＞”或“＜”）．

（3）20世紀(jì)末，科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質(zhì)，用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，通過電解實(shí)現(xiàn)高溫常壓下的電化學(xué)合成氨．其示意圖如C所示，陰極的電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃
（4）近年，又有科學(xué)家提出在常溫、常壓、催化劑等條件下合成氨的新思路，反應(yīng)原理為：
2N₂ （g）+6H₂ 0（l）?4NH₃（aq）+30₂（g）△H
已知：N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃ （g）△H₁
2H₂（g）+0₂ （g）?2H₂ 0（1）△H₂
NH₃ （g）?NH₃（aq）△H₃
則△H=2△H₁-3△H₂+4△H₃（用含△H₁、△H₂、△H₃的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）①溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移；②依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念、結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
（2）合成氨反應(yīng)增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率減��；
（3）氮?dú)庠陉帢O得電子生成氨氣；
（4）由蓋斯定律：①×2-②×3+4×③得目標(biāo)方程式，焓變與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比．

解答 解：（1）①由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移，則正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，
 故答案為：吸熱；
②2260℃時(shí)，向2L密閉容器中充入0.3mol N₂和0.3mol O₂，20s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，設(shè)此時(shí)得到NO為xmol，
        N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
開始    0.3mol        0.3mol           0
轉(zhuǎn)化     $\frac{1}{2}$xmol       $\frac{1}{2}$xmol          xmol
平衡 （0.3-0.5x）mol  （0.3-0.5x）mol    xmol
化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，則化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{x}^{2}}{（0.3-0.5x）^{2}}$=1，解得：x=0.2，用N₂表示的平均反應(yīng)速率為v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.5×0.2}{\frac{2}{20}}$mol/（L•s）=0.0025mol/（L•s），
故答案為：0.2；0.0025mol/（L•s）；
（2）合成氨反應(yīng)正方向?yàn)轶w積減小的方向，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，T₂的轉(zhuǎn)化率大，則圖A錯(cuò)誤，B正確；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率減小，所以T₁＞T₂，
故答案為：B；＞；
（3）電解池中氮?dú)庠陉帢O得電子生成氨氣，其電極方程式為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；
（4）①N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃ （g）△H₁
②2H₂（g）+0₂ （g）?2H₂ 0（1）△H₂
③NH₃ （g）?NH₃（aq）△H₃
由蓋斯定律：①×2-②×3+4×③得2N₂ （g）+6H₂ 0（l）?4NH₃（aq）+30₂（g）△H=（2△H₁-3△H₂+4△H₃），
故答案為：2△H₁-3△H₂+4△H₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了平衡常數(shù)的應(yīng)用、影響化學(xué)平衡的因素、蓋斯定律的應(yīng)用等，題目難度中等，側(cè)重于基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用考查，注意把握K與溫度的關(guān)系以及影響化學(xué)平衡的因素．