Question

科學(xué)家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技術(shù)原理為：N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)+92.4 kJ/mol673K，30MPa下，上述合成氨反應(yīng)中n(NH₃)和n(H₂)隨時(shí)間變化的關(guān)系如右圖所示。

（1）下列敘述正確的是
A．點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B．點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C．點(diǎn)d和點(diǎn)e處的n (N₂)相同
D．773K，30MPa 下，反應(yīng)至t₂時(shí)刻達(dá)到平衡，則n(NH₃)比圖中e點(diǎn)的值大
（2）在容積為2.0 L恒容得密閉容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，673K、30MPa下達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)為20%。該條件下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)的平衡常數(shù)值為：___。
（3）K值越大，表明反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)(    )。
A. H₂的轉(zhuǎn)化率一定越高    B．NH₃的產(chǎn)量一定越大
C．正反應(yīng)進(jìn)行得越完全    D．化學(xué)反應(yīng)速率越大
（4）1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的兩位科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺），實(shí)現(xiàn)了高溫、常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解合成氨。其實(shí)驗(yàn)裝置如圖。陽極的電極反應(yīng)為：H₂-2e→2H⁺，則陰極的電極反應(yīng)為：_____________。

Answer 1

（本題共8分）（1）AC（2分）（2）K＝16/15(或1.07或1.1)（2分）
（3）C（2分）  （4）N₂+6H⁺ +6e→2NH₃(2分)

試題分析：（1）A、a點(diǎn)反應(yīng)物的濃度大于b點(diǎn)，濃度越大反應(yīng)速率越快，故a點(diǎn)反應(yīng)速率更大，A正確；B、點(diǎn)c之后氫氣的物質(zhì)的量繼續(xù)減小，可逆反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；C、d、e對(duì)應(yīng)氫氣、氨氣的物質(zhì)的量不變，可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，點(diǎn)d和點(diǎn)e處的n(N₂)相同，故C正確；D、該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的物質(zhì)的量減小，故D錯(cuò)誤，答案選AC。
（2）令平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量濃度為x，則：
N₂（g）+ 3H₂（g）2NH₃（g）
起始濃度（mol/L） 0.4      0.8           0
轉(zhuǎn)化濃度mol/L）   x       3x           2x
平衡濃度mol/L） 0.4－x   0.8－3x        2x
所以＝20%
解得x＝0.1
因此該溫度下平衡常數(shù)K＝＝＝1.07
（3）A、氫氣的轉(zhuǎn)化率與氮?dú)狻�氫氣的投入量等有關(guān)，K值大，氫氣轉(zhuǎn)化率不一定高，故A錯(cuò)誤；B、氨氣的產(chǎn)率與與氮?dú)�、氫氣的投入量等有關(guān)，K值大，氨氣的產(chǎn)量不一定大，故B錯(cuò)誤；C、K值越大，表示反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大，即正反應(yīng)進(jìn)行得越完全，故C正確；D、K值越大，表示反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大，但該溫度下不一定反應(yīng)發(fā)生，反應(yīng)速率不一定大，故D錯(cuò)誤，答案選C。
（4）電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在合成氨反應(yīng)中，氮?dú)獾秒娮�，所以陰極電極反應(yīng)為N₂+6H⁺ +6e^－→2NH₃。