Question

氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位．
（1）工業(yè)合成氨時(shí)，合成塔中每產(chǎn)生1mol NH₃，放出46.1kJ的熱量．①工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是

 

．②已知：N₂（g）

436.0kJ?mol-1

2N（g）  H₂（g）

945.8kJ?mol-1

2H（g）則斷開1mol N-H鍵所需的能量是

 

kJ．
（2）如圖1是當(dāng)反應(yīng)器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合物中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線．①曲線a對(duì)應(yīng)的溫度是

 

．②關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng)，下列敘述正確的是

 

（填字母）．A．及時(shí)分離出NH₃可以提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率  B．加催化劑能加快反應(yīng)速率且提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率  C．上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K（M）=K（Q）＞K（N）
③M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的H₂轉(zhuǎn)化率是

 

．
（3）氨是一種潛在的清潔能源，可用作堿性燃料電池的燃料，如圖2．電池的總反應(yīng)為：4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）．則該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①先求出此反應(yīng)的焓變，根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則再寫出熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能計(jì)算；
（2）①依據(jù)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，氨氣的含量減小；
②依據(jù)化學(xué)平衡影響因素的分析，普華永道原理的應(yīng)用判斷選項(xiàng)；
③M點(diǎn)氨氣的物質(zhì)的量為60%，剩余40%，按照反應(yīng)物反應(yīng)比1：3，投料剩余氫氣30%，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算可知反應(yīng)的氫氣90%．依據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算；
（3）依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價(jià)變化分析判斷，電池中負(fù)極上是氨氣失電子生成氮?dú)獾姆磻?yīng)；

解答： 解：（1）①反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，應(yīng)為放熱反應(yīng)，生成1mol氨氣放出46.1kJ熱量，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol；
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol；
②反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，設(shè)N-H的鍵能為x，則945.8+3×436-6x=-92.2，x=391；
故答案為：391；
（2）①合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度越高，越不利于反應(yīng)的進(jìn)行，曲線a的氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最高，其反應(yīng)溫度對(duì)應(yīng)相對(duì)最低，所以a曲線對(duì)應(yīng)溫度為200°C；
故答案為：200°C；
②A．及時(shí)分離出NH₃，可以使平衡正向進(jìn)行，可以提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率，故A正確；
B．加催化劑能加快反應(yīng)速率，但不能提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率，故B錯(cuò)誤； 
C．平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，與其他條件無關(guān)，同一溫度下的平衡常數(shù)相同，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡常數(shù)越小，上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正確；
故答案為：AC．
③在M點(diǎn)氨氣的物質(zhì)的量為60%，剩余40%，因?yàn)榉磻?yīng)器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料，故剩余氫氣物質(zhì)的量為30%，因?yàn)镹₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），即發(fā)生反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量90%，所以M點(diǎn)對(duì)應(yīng)氫氣的轉(zhuǎn)化率=

90

90+30

×100%=75%；
故答案為：75%；
（3）原電池中負(fù)極失電子，氨氣中氮元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，該燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
故答案為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的分析應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)能量變化，平衡常數(shù)的影響因素分析，原電池原理的理解和電極反應(yīng)的書寫方法，題目難度中等．