Question

【題目】為研究哈伯法合成氨反應(yīng)，T℃時(shí)，在容積為2 L恒容容器中通入4 mol N2和12mol H2，反應(yīng)如下： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.0kJmol-1，相關(guān)鍵能數(shù)據(jù)如下：

	N≡N	H-H	N-H
鍵能數(shù)據(jù)( kJ/mol)	946	436	X

若25min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化曲線如下圖中甲、乙、丙。回答下列問(wèn)題：

(1)0-25min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v(H2)為_________；表中X=_________________。

(2)T℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____________ （用最簡(jiǎn)分?jǐn)?shù)表達(dá)）。

(3)T℃時(shí)，若起始充入8mol N2和24 mol H2，則反應(yīng)剛達(dá)到平衡時(shí)，表示c( H2)在右圖中相應(yīng)的點(diǎn)為_____（填字母）。

(4)以煤為主要原料的合成氨工業(yè)中，原料氣氫氣常用下述方法獲得：

①C(s) +H2O(g)CO(g) +H2(g) △H1

②CO(g) +H2O(g)CO2(g) +H2(g) △H2

若已知CO和H2的燃燒熱分別為283 kJ·mol-l和285.8kJ·mol-l；H2O( g) =H2O(1) △H =-44kJ·mol-l 則△H2=_______________。

(5)氨氣是生產(chǎn)硝酸的重要原料，其過(guò)程如下：

寫出步驟I的化學(xué)方程式：_________________。

(6)下圖是科學(xué)家提出的利用電解法常溫常壓下由氮?dú)�、氫氣合成氨的示意圖：

由圖可知，鈀電極B是電解池的________（填“陰極”或“陽(yáng)極”）；鈀電極A上的電極反應(yīng)式為________。

Answer 1

【答案】 0.12 moI/(L·min) 391 B -41.2 kJ·mol-1 4NH3 +5O24NO +6H2O 陽(yáng)極 N2+6e-+6H+=2NH3

【解析】(1) 在容積為2 L恒容容器中通入4 mol N2和12mol H2，根據(jù)圖像，0-25min內(nèi)，氫氣的濃度變成3mol/L，反應(yīng)的平均速率v(H2)= == 0.12 moI/(L·min)； △H=-92.0KJmol-1=946+436×2-6X，解得X=391 KJmol-1，故答案為：0.12 moI/(L·min)；391；

(2)T℃時(shí)，平衡時(shí)c(N2)=1mol/L，c(H2)=3mol/L，c(NH3)=2mol/L，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = =，故答案為： ；

(3)T℃時(shí)，若起始充入8mol N2和24 mol H2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，若平衡不移動(dòng)，氫氣的濃度為原來(lái)的2倍為6mol.L，而增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，c( H2)減小，反應(yīng)速率加快，建立平衡需要的時(shí)間縮短，故選B；

（4）已知：①CO（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-283.0kJ/mol；②H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ/mol；③H2O( g) =H2O(1) △H =kJ·mol-l，由蓋斯定律可知，①-②+③可得CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-283.0kJ/mol-（-285.8）+（-44 kJ/mol）=-41.2kJ/mol，故答案為： -41.2kJ/mol；

(5)步驟I中氨氣被氧化為NO ，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3 +5O24NO +6H2O，故答案為：4NH3 +5O24NO +6H2O；

(6)由圖可知，鈀電極A上氮?dú)夥磻?yīng)生成了氨氣，發(fā)生了還原反應(yīng)，是陰極，則是鈀電極B是電解池的陽(yáng)極；鈀電極A上的電極反應(yīng)式為N2+6e-+6H+=2NH3，故答案為：陽(yáng)極；N2+6e-+6H+=2NH3。