Question

氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。

（1）传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：  。

①该反应的平衡常数K的表达式为：K＝_________。升高温度，K值________（填“增大”“减小”或“不变”）。

②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH₃的物质的量分数见下表（N₂和H₂的起始物质的量之比为1：3）。分析表中数据，__________（填温度和压强）时H₂转化率最高，实际工业生产不选用该条件的主要原因是________________。

③下列关于合成氨说法正确是___________（填字母）

A. 使用催化剂可以提高氮气的转化率

B. 寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向

C. 由于△H<0、△S>0，故合成氨反应一定能自发进行

（2）最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。它既有液氢燃料电池的优点，又克服了液氢不易保存的不足。其装置为用铂黑作为电极，加入电解质溶液中，一个电极通人空气，另一电极通入氨气。其电池反应为

你认为电解质溶液应显______性（填“酸性”、“中性”、“碱性”），写出负极电极反应式________。

Answer

（12分）（1）①K＝（1分）  减少（1分）     ②200℃、100MPa（2分）

温度低速率慢，而压强太高生产设备条件难以实现（2分）  ③B（2分）

（2）碱性（2分） （2分）

【解析】

试题分析：（1）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则根据反应的方程式可知，该反应的平衡常数K＝。正方应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以K值减小。

②根据表中数据可知，在温度为200℃、压强为100MPa时，氨气的含量最高。由于温度低速率慢，而压强太高生产设备条件难以实现，所以实际工业生产不选用该条件。

③催化剂不能改变平衡状态，只能改变反应速率，A不正确；寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向，B正确；根据方程式可知，该反应的熵值是减小，需要在一定条件下才能自发进行的，C不正确，答案选B。

（2）由于氨气是碱性气体，能和酸反应生成铵盐，所以电解质溶液应显碱性。原电池中负极失去电子，发生氧化反应，则氨气在负极通入，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋3H2O。

考点：考查化学平衡常数、外界条件对平衡状态的影响、工业生产条件的控制以及原电池电极反应式的书写等