Question

（1）对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题，在恒温恒容的甲容器、恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应，如下图(图中所示数据均为初始物理量)。t分钟后反应均达到平衡，生成NH₃均为0.4mol(忽略水对压强的影响及氨气的溶解)。

①判断甲容器中的反应达平衡的依据是           。(填写相应编号)

A．压强不随时间改变

B．气体的密度不随时间改变

C．c(N₂)不随时间改变

D．单位时间内生成2molNH₃的同时消耗1molN₂

E．单位时间内断裂3 mol H-H键，同时断裂6 mol N-H键

②该条件下甲容器中反应的平衡常数K=       ；平衡时，甲的压强p_平 =      (初始压强用p₀表示)。

③该条件下，若向乙中继续加入0.2mol N₂，达到平衡时N₂转化率=             。

（2）最近华南理工大提出利用电解法制H₂O₂并用产生的H₂O₂处理废氨水，装置如下图

①为了不影响H₂O₂的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中

c(N)      c(N)

(填“＞”、“＜”或“=”)。

②Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用，该电极上的反应为                                。

③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH₃·H₂O的物质的量为                。

Answer

（1）①A、C、E ② 0.75p0 ③ 12.5

（2）① < ② O2 + 2H- + 2e- H2O2 ③ 1 mol

【解析】

试题分析：（1）①A.甲容器是在恒温恒容的条件下反应的，该反应是:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，由于反应物的化学计量数与生成物的化学计量数不相等，压强不随时间变化时，说明达到了平衡状态，正确；B.甲容器的总体积不变，总气体的总质量不变，无论反应进行到什么程度，气体的密度都始终不变，错误；C.可逆反应达到平衡的条件是反应物与生成物的浓度不再发生变化，正确；D.单位时间内生成2molNH3的同时消耗1molN2，这只是在描述该可逆反应的向正反应进行的状态，错误；E.描述的是正反应和逆反应的速度相同，说明达到了平衡状态，正确；选A、C、E；②在平衡时，甲容器中的NH3为0.4mol，此时容器中的N2为0.2mol，H2为0.6mol，平衡时c(NH3)=0.2 mol/L，c(N2)=0.1 mol/L，c(H2)=0.3 mol/L，K=[c(NH3 )×c(NH3)]÷[c(N2)×c(H2)×c(H2)×c(H2)]＝；由于PV=nRT，V、R、T均相同，压强与物质的量成正比，n(初始)=0.4mol+1.2mol=1.6mol，n(平衡)=0.4mol+0.2mol+0.6mol=1.2mol，p平= 1.2÷1.6p0=0.75 p0；

③达到平衡状态时，n(NH3)=0.4mol，n(O2)=0.3mol，n(N2)=1.4mol,此时N2转化率=0.2/1.6=12.5%，继续向乙容器中加入0.2mol N2，由于在该反应中H2O的状态是液体，继续向乙容器中加入0.2mol N2，x相当于等效平衡，再次达到平衡时，转化率仍为12.5%；

（2）①在溶液中存在电荷守恒，c(H+)＋c(NH4＋ )=c(OH-)＋c(NO3-)，且pH约为5，c(H+)> c(OH-)，则c(NH4＋ )< c(NO3-)；

②r-Ru惰性电极与电源负极相连，做阴极，氧气在阴极得电子发生还原反应，生成物为H2O2，该电极的反应为：O2 + 2H- + 2e- = H2O2；

③用H2O2处理NH3·H2O的化学方程式为：3 H2O2＋2NH3·H2O =N2＋8 H2O，电路中转移3mol电子，生成1.5mol H2O2，可处理1mol NH3·H2O。

考点：考查可逆反应中的平衡移动、等效平衡、平衡常数、平衡状态以及电化学等知识。