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：N₂+3H₂2NH₃ △H＜0．
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
D．增大n（N₂）：n（H₂）的比值，有利于提高H₂的转化率
（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，一个电极通入空气，另一电极通入氨气．其电池反应为
4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
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

（1）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；根据温度对平衡移动的影响判断平衡常数的变化；
②H2转化率最高时，氨气的含量最大；
③A．催化剂不影响平衡移动；
B．寻找常温下的合适催化剂可减少能量的消耗；
C．△S＜0；
D．增大n（N2）可提高H2的转化率．
（2）氨气为碱性气体，易与酸反应，应用碱性电解质，负极发生氧化反应．
【解析】
（1）①根据化学方程式可写出平衡常数为k=，由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小，
故答案为：k=；减小；
②200℃、100MPa时氨气的含量最大，则H2转化率最高，但实际工业生产中越强不能太大，因压强太高，对生产设备要求也高，难以实现，
故答案为：200℃、100MPa；压强太高，对生产设备要求也高，难以实现；
③A．催化剂不影响平衡移动，故A错误；
B．寻找常温下的合适催化剂可减少能量的消耗，为研究的主要方向，故B正确；
C．△S＜0，需在一定温度下才能进行，故C错误；
D．增大n（N2）可提高H2的转化率，故D正确．
故答案为：BD；
（2）氨气为碱性气体，易与酸反应，所以电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，
故答案为：碱性；2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．