Question

氨是化学实验室及化工生产中的重要物质，应用广泛。

（1）已知25℃时：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)  ΔH=+183 kJ/mol

2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(l)      ΔH=－571.6 kJ/mol

4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(l) ΔH=－1164.4 kJ/mol

则N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH=______kJ/mol

（2）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，起始投料时各物质浓度如下表：

	N2	H2	NH3
投料Ⅰ	1.0 mol/L	3.0 mol /L	0
投料Ⅱ	0.5 mol/L	1.5 mol/L	1.0 mol/L

①按投料Ⅰ进行反应，测得达到化学平衡状态时H₂的转化率为40%，则该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为_______。

②按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为________（填“正向”或“逆向”）。

③若升高温度，则合成氨反应的化学平衡常数________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

④L（L₁、L₂）、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，合成氨反应中H₂(g)的平衡转化率随X的变化关系。

ⅰ X代表的物理量是______。

ⅱ 判断L₁、L₂的大小关系，并简述理由______。

（3）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH₃的含量，其工作原理示意图如下：

①电极b上发生的是______反应（填“氧化”或“还原”）。

②写出电极a的电极反应式_________。

Answer

－92.2K＝逆向减小温度L2＞L1，其他条件相同时，增大压强有利于平衡向气体体积缩小的方向移动，从而提高H2(g)的平衡转化率还原2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O

【解析】

（1）已知25℃时：

①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH=+183 kJ/mol

②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH=－571.6 kJ/mol

③4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(l) ΔH=－1164.4 kJ/mol

根据盖斯定律①+②×3/2﹣1/2×③得N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＝－92.2kJ/mol；

（2）①因为平衡常数等于生成物浓度的幂次方之积与反应物浓度的幂次方之积的比值，所以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数表达式为K＝；

②按投料Ⅱ将氨气完全转化到右边，则与投料Ⅰ完全相同，为完全等效平衡，所以按投料Ⅱ进行反应平衡时H2的浓度为3.0mol/L×（1－40%）＝1.8mol/L＞1.5mol/L，所以按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为逆向；

③由（1）得出合成氨为放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，所以反应的化学平衡常数变小；

④i、由图可知，X越大，氢气转化率越低，升高温度平衡向逆反应方向移动，则氢气转化率减小，则X表示温度；

ii、由N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0可知温度高，氢气转化率减小，压强大，平衡正向移动，氢气转化率增大，图中等温度时L2对应的氢气转化率增大，则压强L1＜L2；

（3）①Pt电子通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，则b为正极，氧气得电子被还原发生还原反应；

②因为a极为负极，负极是氨气发生失去电子的氧化反应变成氮气，且OH－向a极移动参与反应，故电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O。