Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在固定體積的密閉容器中，進(jìn)行合成氨的反應(yīng)，測(cè)得壓強(qiáng)變化和NH₃的含量關(guān)系如下表所示，請(qǐng)完成下列問(wèn)題：

壓強(qiáng)（MPa）	1	5	10	30	60	100
NH3%	2.0	9.2	16.4	35.5	53.6	69.4

①結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是：

 

．
②下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是：

 

（填序號(hào)）．
A．v（N₂）_（正）=3v（H₂）_（逆）  B．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2
C．混合氣體的密度保持不變     D．NH₃的生成速率等于NH₃的分解速率
E．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持恒定         F．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
（2）若有甲、乙兩個(gè)容積相同且不變的密閉容器，向甲容器中加入1mol N₂和3mol H₂，在一定條件下到達(dá)平衡時(shí)放出熱量為Q₁ kJ；在相同的條件下，向乙容器中加入2mol NH₃達(dá)到平衡后吸收熱量為Q₂ kJ，已知Q₂=3Q₁．則甲容器中H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）最近一些科學(xué)家研究采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）實(shí)現(xiàn)氨的電解法合成，大大提高了氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率．總反應(yīng)式為：N₂+3H₂

通電

一定條件

2NH₃．則在電解法合成氨的過(guò)程中，應(yīng)將H₂不斷地通入

 

極（填“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽(yáng)”）；在另一電極通入N₂，該電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）隨著壓強(qiáng)的增大，氨氣的含量增大；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷，得出正確結(jié)論；
（3）根據(jù)等效平衡進(jìn)行計(jì)算；
（4）根據(jù)電解原理進(jìn)行判斷，書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）隨著壓強(qiáng)的增大，氨氣的含量增大，故壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積縮小方向移動(dòng)，NH₃%增大，
故答案為：壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積縮小方向移動(dòng)，NH₃%增大；
（2）A．氮?dú)馀c氫氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為3：1，故3v（N₂）_（正）=v（H₂）_（逆），故A錯(cuò)誤；
B．平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度之比取決于物質(zhì)的起始濃度和轉(zhuǎn)化率，故各物質(zhì)的濃度之比不能作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B錯(cuò)誤，
C．密度=

總質(zhì)量

體積

，總質(zhì)量不變，體積也不變，故混合氣體的密度保持不變不能作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C錯(cuò)誤；
D．NH₃的生成速率等于NH₃的分解速率，即正逆反應(yīng)速率相等，故D正確；
E．反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不等，故容器內(nèi)壓強(qiáng)保持恒定可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故E正確；
F．平均相對(duì)分子量=

總質(zhì)量

總物質(zhì)的量

，總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故F正確，
故答案為：DEF；
（3）甲容器中加入1mol N₂和3mol H₂，乙容器中加入2mol NH₃，兩者是等效平衡，且Q₂=3Q₁，故1mol N₂和3mol H₂完全轉(zhuǎn)化所放出的熱量為Q=Q₂+Q₁，即Q=4Q₁，故甲容器中H₂的轉(zhuǎn)化率為

Q1

Q

=

1

4

=25%，故答案為25%；
（4）電解池的陽(yáng)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，在合成氨中氫氣失電子，故應(yīng)將H₂不斷地通入陽(yáng)極；陰極通入N₂，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡的特征、等效平衡和電解原理，綜合性較強(qiáng)，難度較大．