Question

（1）在一定條件下，將1.00molN₂（g）與3.00molH₂（g）混合于一個(gè)10.0L密閉容器中，在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)NH₃（g）的平衡濃度如圖所示．其中溫度為T₁時(shí)平衡混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25.0%．
①當(dāng)溫度由T₁變化到T₂時(shí)，平衡常數(shù)關(guān)系K₁

 

K₂（填“＞”，“＜”或“=”），焓變△H

 

0．（填“＞”或“＜”）
②該反應(yīng)在T₁溫度下5.00min達(dá)到平衡，這段時(shí)間內(nèi)N₂的化學(xué)反應(yīng)速率為

 

．
③T₁溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K₁=

 

．
（2）根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道，在常溫常壓和光照條件下N₂在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng)：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），此反應(yīng)的△S

 

0（填“＞”或“＜”）．若已知：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=a kJ/mol  2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=b kJ/mol  2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）的△H=

 

（用含a、b的式子表示）．
（3）科學(xué)家采用質(zhì)子高導(dǎo)電性的SCY陶瓷（可傳遞H⁺）實(shí)現(xiàn)了低溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨，其實(shí)驗(yàn)
原理示意圖如圖2所示，則陰極的電極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①由圖1可知，溫度越高，平衡時(shí)NH₃的濃度越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，平衡常數(shù)減��；
②令參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為nmol，利用三段式用n表示處于平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)氨氣的體積分?jǐn)?shù)列方程計(jì)算n的值，再N₂的化學(xué)反應(yīng)速率；T₁溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K₁；
（2）2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），氣體物質(zhì)的量增加熵增，根據(jù)蓋斯定律求△H；
（3）陰極是氮?dú)獾秒娮影l(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：（1）①由圖可知，溫度越高，平衡時(shí)NH₃的濃度越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，故平衡常數(shù)K_A＞K_B，溫度越高，K值越小，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故答案為：＞；＜；
②令參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為nmol，則：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol）：1        3             0
變化（mol）：n        3n            2n
平衡（mol）：1-n      3-3n          2n
所以所以

2n

(1-n)mol+(3-3n)mol+2nmol

×100%=25%，解得n=0.4，這段時(shí)間內(nèi)N₂的化學(xué)反應(yīng)速率為

0.4mol 10L

5.00min

=8.00×10^-3mol/（L?min），K₁=

( 2×0.4mol 10L )2

(1-0.4)mol 10L ×( 3mol-3×0.4m 10L )3

=18.3L²/mol²
故答案為：8.00×10^-3mol/（L?min）；18.3L²/mol²；
（2）2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），氣體物質(zhì)的量增加熵增，因?yàn)棰貼₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=a kJ/mol；②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=b kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知，目標(biāo)反應(yīng)為2①-3②，所以△H=（2a-3b）kJ/mol，故答案為：＞；（2a-3b）kJ/mol；
（3）陰極是氮?dú)獾秒娮影l(fā)生還原反應(yīng)，所以電極反應(yīng)方程式為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、反應(yīng)熱計(jì)算、電化學(xué)等，難度中等，旨在考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握與運(yùn)用，加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握理解．