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，生成的NH₃均为0.4mol（忽略水对压强的影响及氨气的溶解）。

T=a℃   V=2L                       T=a℃   V=2L             移动活塞

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2 mol NH₃的同时消耗1 mol N₂

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=        （用初始压强P₀表示）。

（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，装置如图所示。

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（NH₄⁺）_________c（NO₃^-）（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3 mol电子，最多可以处理NH₃·H₂O的物质的量为                。

Answer

（1）① A、C、E；（3分） ②400/27或14.8 (2分） 3p0 /4 (2分）

（2） ①< (2分） ② O2+2H++2e-=H2O2(2分） ③1mol(2分）

【解析】

试题分析：（1）①A、甲容器在恒温恒容的条件下发生，由于该反应的正反应是气体体积的减小的反应，若反应未达到平衡，则气体的物质的量就会改变，气体的压强就会变化，所以压强不随时间改变可以证明反应达到平衡状态，正确；B、由于气体的质量不变，容器内的气体体积不变，所以在任何时刻气体的密度都不随时间改变，故不能作为判断平衡的标志，B错误；C、若反应未达到平衡，c(N2)就会发生变化，所以c(N2)不随时间改变，可以证明反应处于平衡状态，C正确；D、在任何时刻都存在单位时间内生成2molNH3的同时消耗1molN2 ，故不可以证明反应达到平衡状态，D错误；E、单位时间内断裂3 mol H-H键，就会产生6 mol N-H键，同时断裂6 mol N-H键，说明NH3的浓度不变。因此可以证明反应处于平衡状态，E正确，答案选ACE。

②由于在该条件下甲容器中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量是0.4mol，则反应消耗N2的物质的量是0.2mol，消耗H2的物质的量是0.6mol，所以平衡时N2的物质的量是0.2mol， H2的物质的量是0.6mol，各种物质的平衡浓度分别是：c(N2)=0.1mol/L；c(H2)=0.3mol/L；c(NH3)=0.2mol/L。则该反应平衡时的平衡常数K=；在平衡时，甲的物质的量是0.2mol+0.6mol+0.4mol=1.2mol；由于容器的容积不变，所以容器内气体的物质的量的比就是气体的压强之比。压强P平=(1.2mol÷1.6mol)P0= p0；

（2）①根据电荷守恒可得：c(H+)+ c(NH4+)=c(OH-)+c(NO3-)。由于溶液的pH=5，溶液呈酸性，c(H+)>c(OH-)，所以c(NH4+)