Question

【題目】合成氨是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一項重大突破，研究表明液氨是一種良好的儲氫物質(zhì)。

（1）氨氣分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：2NH3(g) N2(g)+3H2(g) △H。若：NN鍵、H—H鍵和N—H鍵的鍵能值分別記作a、b和c(單位：kJmol-1)則上述反應(yīng)的△H=______________(用含a、b、c的代數(shù)式表示）kJmol-1。

（2）研究表明金屬催化劑可加速氨氣的分解。某溫度下，用等質(zhì)量的不同金屬分別催化等濃度的氨氣，測得氨氣分解生成氫氣的初始速率（單位：mmolmin-1)與催化劑的對應(yīng)關(guān)系如表所示。

催化劑	Ru	Rh	Ni	Pt	Pd	Fe
初始速率	7.9	4.0	3.0	2.2	1.8	0.5

①在不同催化劑的催化作用下，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溫度為T時，在恒容的密閉容器中加入2molNH3,此時壓強(qiáng)為po,用Ru催化氨氣分解，若平衡時氨氣的轉(zhuǎn)化率為50%,則該溫度下反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=______________。（用平衡分壓代替平衡濃度計算，氣體分壓p分＝氣體總壓P總×體積分?jǐn)?shù)）

（3）關(guān)于合成氨工藝的理解，下列說法不正確的是______________（填字母）。

A.合成氨工業(yè)常采用的反應(yīng)溫度為500℃左右，主要是為了節(jié)約能源

B.使用初始反應(yīng)速率更快的催化劑Ru,不能提高平衡時NH3的產(chǎn)率

C.合成氨工業(yè)采用的壓強(qiáng)為10MPa~30MPa,是因?yàn)槌�壓�?/span>N2和H2的轉(zhuǎn)化率不高

（4）在1L1molL-1鹽酸中緩緩?fù)ㄈ?/span>2mol氨氣，請在圖1中畫出溶液中水電離出的OH一濃度隨通入氨氣的物質(zhì)的量變化的趨勢圖。_____________

（5）電化學(xué)法合成氨：圖2是用低溫固體質(zhì)子導(dǎo)體作電解質(zhì)，用Pt—C3N4作陰極，催化電解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意圖。

①Pt—C3N4電極上產(chǎn)生NH3的電極反應(yīng)式為______________ 。

②實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)外加電壓超過一定值后，發(fā)現(xiàn)陰極產(chǎn)物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)隨著電壓的增大而減小，分析其可能原因：______________。

Answer 1

【答案】6c-a-3b Fe A N2+6e-+6H+=2NH3 超過一定電壓以后，H+得電子變成H2

【解析】

（1）焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；

（2）①反應(yīng)速率越慢，活化能越大；

②利用“三段式”計算平衡常數(shù)Kp；

（3）根據(jù)影響反應(yīng)速率、影響平衡移動的因素分析；

（4）鹽酸、氨水抑制水電離，氯化銨促進(jìn)水電離；

（5）①陰極氮?dú)獾秒娮由�成氨氣�?/span>

②根據(jù)圖示，陰極有可能生成H2；

（1）焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，NN鍵、H—H鍵和N—H鍵的鍵能值分別記作a、b和c，2NH3(g) N2(g)+3H2(g) △H=(6c-a-3b) kJmol-1；

（2）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，Fe作催化劑時反應(yīng)速率最慢，氨氣分解反應(yīng)的活化能最大的是Fe；

反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量是反應(yīng)前的倍，所以反應(yīng)后的總壓強(qiáng)為 ；Kp=；

（3）A.合成氨工業(yè)常采用的反應(yīng)溫度為500℃左右，主要是為了加快反應(yīng)速率，故A錯誤；

B.催化劑能加快反應(yīng)速率，不能使平衡移動，使用初始反應(yīng)速率更快的催化劑Ru，不能提高平衡時NH3的產(chǎn)率，故B正確；

C.加壓，2NH3(g) N2(g)+3H2(g) 平衡逆向移動，合成氨工業(yè)采用的壓強(qiáng)為10MPa~30MPa，是因?yàn)槌�壓�?/span>N2和H2的轉(zhuǎn)化率不高，故C正確；

故選A；

（4）鹽酸抑制水電離，在1L1molL-1鹽酸中緩緩?fù)ㄈ氚睔�，鹽酸生成氯化銨，鹽酸濃度減小，水電離程度增大，通入1mol氨氣時，恰好生成氯化銨，水的電離程度達(dá)到最大，再通入氨氣，生成氨水，抑制水電離；圖象為。

（5）①陰極氮?dú)獾秒娮由�成氨氣，陰極反應(yīng)式是N2+6e-+6H+=2NH3；

②根據(jù)圖示，隨著電壓的增大，陰極H+得電子變成H2，所以氨氣的體積分?jǐn)?shù)隨著電壓的增大而減小。