Question

15．氨是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室及化工生產(chǎn)中的重要物質(zhì)，應(yīng)用廣泛．
（1）已知25℃時(shí)：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+183kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6 kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（l）△H=-1164.4kJ/mol
則 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2KJ/mol
（2）在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，起始投料時(shí)各物質(zhì)濃度如下表：

	N2	H2	NH3
投料Ⅰ	1.0mol/L	3.0mol/L	0
投料Ⅱ	0.5mol/L	1.5mol/L	1.0mol/L

①按投料Ⅰ進(jìn)行反應(yīng)，測得達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為40%，則該溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（N{H}_{3}）^{2}}{c（{N}_{2}）c（{H}_{2}）^{3}}$．
②按投料Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)，起始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向?yàn)檎�向（填“正向”或“逆向”）�?br />③若升高溫度，則合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)變小（填“變大”、“變小”或“不變”）．
④L（L₁、L₂）、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度．如圖1表示L一定時(shí)，合成氨反應(yīng)中H₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系．
ⅰX代表的物理量是溫度．
ⅱ判斷L₁、L₂的大小關(guān)系，L₁＜L₂．（填“＞”“＜”或“=”）
（3）電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH₃的含量，其工作原理示意如圖2：
①電極b上發(fā)生的是還原反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）
②寫出電極a的電極反應(yīng)式：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）已知25℃時(shí)：①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+183kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol
③4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（l）△H=-1164.4kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律①+②×$\frac{3}{2}$-$\frac{1}{2}$×③進(jìn)行計(jì)算；
（2）①根據(jù)合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)=生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積；
②按投料Ⅱ?qū)�氨氣完全轉(zhuǎn)化到右邊，則與投料Ⅰ完全相同，為完全等效平衡，所以平衡時(shí)H₂的濃度為3.0mol/L×（1-40%）=1.8mol/L，據(jù)此分析；
③由（1）得出合成氨為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，據(jù)此分析反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)變化；
④i、由圖可知，X越大，氫氣轉(zhuǎn)化率越低；
ii、由N₂（g）+3H₂（g）?3NH₃（g）△H＜0，壓強(qiáng)大高，氫氣轉(zhuǎn)化率大；
（3）Pt電子通入氨氣生成氮?dú)�，說明氨氣被氧化，為原電池負(fù)極，則b為正極，氧氣得電子被還原，結(jié)合電極方程式解答該題．

解答 解：（1）已知25℃時(shí)：①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+183kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol
③4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（l）△H=-1164.4kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律①+②×$\frac{3}{2}$-$\frac{1}{2}$×③得，N₂（g）+3H₂（g）?3NH₃（g）△H=+183-571.6×$\frac{3}{2}$+$\frac{1}{2}$×1164.4=-92.2kJ/mol，故答案為：-92.2KJ/mol；
（2）①因?yàn)楹铣砂狈磻?yīng)的平衡常數(shù)=生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積，所以N₂（g）+3H₂（g）?3NH₃（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（N{H}_{3}）^{2}}{c（{N}_{2}）c（{H}_{2}）^{3}}$，故答案為：K=$\frac{c（N{H}_{3}）^{2}}{c（{N}_{2}）c（{H}_{2}）^{3}}$；
②按投料Ⅱ?qū)�氨氣完全轉(zhuǎn)化到右邊，則與投料Ⅰ完全相同，為完全等效平衡，所以按投料Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)平衡時(shí)H₂的濃度也為3.0mol/L×（1-40%）=1.8mol/L，所以按投料Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)，起始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向?yàn)檎�向，故答案為：正向�?br />③由（1）得出合成氨為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)變小，故答案為：變�。�
④i、由圖可知，X越大，氫氣轉(zhuǎn)化率越低，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則氫氣轉(zhuǎn)化率減小，則X表示溫度，故答案為：溫度；
ii、由N₂（g）+3H₂（g）?3NH₃（g）△H＜0，溫度高，氫氣轉(zhuǎn)化率小，壓強(qiáng)大，平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率大，圖中等溫度時(shí)L₂對應(yīng)的氫氣轉(zhuǎn)化率大，則壓強(qiáng)L₁＜L₂，故答案為：L₁＜L₂；
（3）①Pt電子通入氨氣生成氮?dú)猓�說明氨氣被氧化，為原電池負(fù)極，則b為正極，氧氣得電子被還原發(fā)生還原反應(yīng)，故答案為：還原；
②因?yàn)閍極為負(fù)極，負(fù)極是氨氣發(fā)生氧化反應(yīng)變成氮?dú)猓�且OH^-向a極移動參與反應(yīng)，故電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡影響因素分析判斷、平衡常數(shù)的應(yīng)用等，題目難度較大，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．