Question

自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N₂與O₂反應生成NO．
（1）在不同溫度下，反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=a kJ?mol^-1的平衡常數(shù)K如下表：

溫度/℃	1538	1760	2404
平衡常數(shù)K	0.86×10-4	2.6×10-4	64×10-4

該反應的△H

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）2404℃時，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，計算反應：
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）達到平衡時NO的濃度為

 

．（此溫度下不考慮O₂與NO的反應．計算結果保留兩位有效數(shù)字）
（3）科學家一直致力于研究常溫常壓下“人工固氮”的新方法．曾有實驗報道：在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發(fā)生反應，生成的主要產(chǎn)物為NH₃．相應的熱化學方程式如下：
2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ?mol^-1
則氨催化氧化反應4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）的反應熱△H=

 

．（用含a的代數(shù)式表示）
（4）最近一些科學家研究采用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）實現(xiàn)氮的固定--氨的電解法合成，大大提高了氮氣和氫氣的轉化率．總反應式為：N₂+3H₂

通電          .

(一定條件)

2NH₃．則在電解法合成氨的過程中，應將H₂不斷地通入陽極；在另一電極通入
N₂，該電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,有關反應熱的計算,化學平衡常數(shù)的含義,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)圖表中的平衡常數(shù)隨溫度變化趨勢是，溫度越高，K值越大；
（2）依據(jù)化學平衡的三段式計算平衡濃度，結合平衡常數(shù)計算應用；
（3）依據(jù)蓋斯定律結合熱化學方程式計算得到；
（4）電解原理是陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應；

解答： 解：（1）在不同溫度下，反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的平衡常數(shù)K隨溫度升高K值增大，所以正反應方向是吸熱反應，△H＞0，故答案為：＞；
（2）2404℃時，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，計算反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）達到平衡時NO的濃度．此溫度下不考慮O₂與NO的反應，K=64×10^-4依據(jù)平衡的三段式列式計算：設氮氣消耗物質的量x則：
            N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始量（mol） 2.6   2.6       0
變化量（mol） x       x      2x
平衡量（mol） 2.6-x 2.6-x     2x
K=

(2x)2

(2.6-x)2

=64×10^-4
解得x=0.1mol；
達到平衡時NO的濃度=

0.2mol

1L

=0.2mol/L，
故答案為：0.2mol/L；
（3）①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=a kJ?mol^-1
②2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律得到：①×2-②
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1））△H=（2a-1530）kJ?mol^-1
故答案為：（2a-1530）kJ?mol^-1
（4）總反應式為：N₂+3H₂?2NH₃．則在電解法合成氨的過程中，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應，在陰極通入N₂發(fā)生的電極反應為：陰極得電子發(fā)生還原反應：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，
故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃．

點評：本題考查了化學平衡影響常數(shù)分析熱效應的判斷和平衡常數(shù)的計算，熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算應用，電解池的原理應用，綜合性較強．