Question

（13分）（1）在一定条件下，将1.00molN₂(g)与3.00molH₂(g)混合于一个10.0L密闭容器中，在不同温度下达到平衡时NH₃(g)的平衡浓度如图所示。其中温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%。

①当温度由T₁变化到T₂时，平衡常数关系K₁       K₂（填“＞”，“＜”或“＝”），焓变△H      0。（填“＞”或“＜”）

②该反应在T₁温度下5.00min达到平衡，这段时间内N₂的化学反应速率为                           。

③T₁温度下该反应的化学平衡常数K₁＝                            。

（2）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温常压和光照条件下N₂在催化剂表面与水发生反应：2N₂(g)＋6H₂O(l)＝4NH₃(g)＋3O₂(g)，此反应的△S      0（填“＞”或“＜”）。若已知：①N₂(g)＋3H₂(g)＝2NH₃(g)  △H＝a kJ/mol      ②2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(l)   △H＝b kJ/mol

2N₂(g)＋6H₂O(l)＝4NH₃(g)＋3O₂(g)的△H＝            （用含a、b的式子表示）。

（3）科学家采用质子高导电性的SCY陶瓷（可传递H⁺），实现了低温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验原理示意图如右图所示，则阴极的电极反应式是              。

Answer

（13分）（1）①＞，＜。（共2分，各1分）②8.00×10—3mol/(L·min)（2分）

③18.3L2/mol2或（3分）

（2）＞。（1分）（2a－3b）kJ/mol（3分）。（3）N2＋6e—＋6H+＝2NH3（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知，当温度由T1变化到T2时，c(NH3)降低，所以化学平衡常数减小，因此平衡常数关系K1>K2；该反应的正反应是放热反应，所以△H<0；②N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)，假设反应过程中N2的物质的量变化了x,则H2变化3x, NH3变化2x,平衡时各种气体的物质的量分别是(1-x)mol、(3-3x)mol；2xmol，由于平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%，所以2x÷(4-2x)=0.25,解得x=0.4mol,所以从反应开始至达到平衡， N2的化学反应速率为(0.4mol÷10L)÷5.00min=0.008mol/(L·Min)；③T1温度下该反应的化学平衡常数K1＝ L2/mol2；（2）根据方程式可知该反应是体系混乱程度增大的反应，所以△S>0；①×2－②×3，整理可得2N2(g)＋6H2O(l)＝4NH3(g)＋3O2(g)的△H＝（2a－3b）kJ/mol；（3）根据图示可知，在阴极N2得到电子变为NH3，电极反应式是N2＋6e—＋6H+＝2NH3。

考点：考查化学平衡常数的计算与比较、反应热和焓变、熵变的关系、热化学方程式的书写、电化学的应用的知识。