Question

1913年，德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产，被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN₂和3molH₂投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H＜0。当改变某一外界条件（温度或压强）时，NH₃的体积分数ψ(NH₃)变化趋势如下图所示。

回答下列问题：

（1）已知：，，则反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）的△H=              （用含△H₁、△H₂的代数式表示）。

（2）合成氢的平衡常数表达式为____                      ，平衡时，M点NH₃的体积分数为10%，则N₂的转化率为____      （保留两位有效数字）。

（3）X轴上a点的数值比b点               （填“大”或“小”）。上图中，Y轴表示          （填“温度”或“压强”），判断的理由是         。

（4）若将1mol N₂和3mol H₂分别投入起始容积为1L的密闭容器中，实验条件和平衡时的相关数据如下表所示：

下列判断正确的是_____________。

A.放出热量：Q_l< Q₂< △H_l      B. N₂的转化率：I> III

C.平衡常数：II >I           D.达平衡时氨气的体积分数：I>II

（5）常温下，向VmL amoI.L^-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol.L^-l 的氨水，恰好使混合溶液呈中性，此时溶液中c(NH₄⁺)______________c(SO₄^2-)（填“>”、“<”或“=”）。

（6）利用氨气设计一种环保燃料电池，一极通入空气，另一极通入氧气，电解质是掺杂氧化钇(Y₂O₃)的氧化锆(ZrO₂)晶体，它在熔融状态下能传导O^2-。写出负极的电极反应式_    _________。

Answer

（1）2△H1+△H2

（2）K=；18%

（3）小；温度；随Y值的增大，ψ（NH3）减小，平衡N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＜0，向逆反应方向进行，故Y为温度

（4）AB

（5）>

（6）2NH3一6e-+ 3O2-=N2+3H2O

【解析】

试题分析：（1），，根据盖斯定律，将①×2+②，得N2（g）+3H2（g）2NH3（g），△H=2△H1+△H2，故答案为：2△H1+△H2；

（2）根据方程式，合成氢的平衡常数表达式为K=；

根据 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始（mol/L） 1 3 0

反应 x 3x 2x

平衡 1-x 3-3x 2x

则×100%=10%，解得x=，则N2的转化率为×100%=18%，故答案为：18%；

（3）根据N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＜0。降低温度，平衡向正反应方向移动，ψ(NH3)逐渐增大，故Y轴如果表示温度，则X轴如果表示压强，增大压强，平衡向正反应方向移动，ψ(NH3)逐渐增大，故a点的数值比b点小，故答案为：小；温度；随Y值的增大，ψ（NH3）减小，平衡N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＜0，向逆反应方向进行，故Y为温度；

（4）A、在恒温恒容时得到平衡，平衡时容器内气体的压强变小，若保持压强和温度不变，则平衡会向正反应方向移动，放出的热量增多，即Ql< Q2，由于反应不能完全反应，故Ql< Q2< △H，A正确；B、在恒温恒容时得到平衡，若保持容器绝热，则平衡后温度升高，而升高温度，平衡会向逆反应方向移动，N2的转化率减小，即I> Ⅲ，B正确；C、平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故II =I，C错误；D、根据A的分析，平衡时氨气的体积分数：I＜II，D错误；故选AB；

（5）根据电荷守恒，c(NH4+)+ c(H+)=2c(SO42-) +c(OH-)，溶液呈中性时c(H+)=c(OH-)，因此c(NH4+)=2c(SO42-)，故答案为：>；

（6）燃料电池中，通入空气的一极为正极，通入氨气的是负极，负极氨气失去电子，结合O2-生成氮气和水，电极反应式为2NH3一6e-+ 3O2-=N2+3H2O，故答案为：2NH3一6e-+ 3O2-=N2+3H2O。

考点：考查了合成氨工业、化学平衡的移动、盖斯定律、燃料电池等相关知识。