Question

已知：298K时，N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)    △H=-92.2kJ·mol^-1。

(1)若N≡N的键能为941.3kJ·mol^-1，H—H的键能为436.4kJ·mol^-1，则N—H的键能为___。

(2)实验室将1.1molN₂、3molH₂充入2L容器，一定条件下反应。保持温度和容器体积不变，

①若2min末测得H₂的物质的量为1.8mol，则该时间段内氨气的平均反应速率为___。

②保持温度和容器体积不变，下列措施可加快该反应速率的是___。

A.充入He气

B.使用恰当的催化剂

C.升高反应体系的温度

D.再充入N₂

③当下列物理量保持不变时，表明该反应一定处于化学平衡状态的是___。

A.容器内N₂与H₂的含量

B.容器内气体密度

C.恒温下容器的压强

D.H₂的物质的量

(3)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH₃的含量，其工作原理如图所示：

①外电路电流的运动方向：___。(填“a极到b极”或“b极到a极”)。

②b极电极反应式为___。

Answer

390.5kJ•mol-1 0.2mol/(L•min) BCD ACD b极到a极 O2+4e－+2H2O=4OH－

【解析】

(1)=反应物键能之和-生成物键能之和，设N—H键键能为x，则有941.3kJ•mol-1+3×436.4kJ•mol-1-x×6=-92.2kJ•mol-1，解得x=390.5kJ•mol-1；

(2)①2min内参加反应H2的物质的量为3mol-1.8mol=1.2mol，则氢气的反应速率为=0.3mol/(L•min)，由反应速率之比等于化学计量数之比，则氨气的平均反应速率为0.3mol/(L•min)×=0.2mol/(L•min)；
②A．充入He气，因体积不变，则反应中各物质的浓度不变，反应速率不变，故A不选；
B．使用恰当的催化剂，降低了反应所需的活化能，反应速率加快，故B选；
C．升高反应体系的温度，活化分子的百分数增大，反应速率加快，故C选；
D．再充入N2，反应物的浓度变大，反应速率加快，故D选；
故答案为：B、C、D；
③A．容器内N2与H2的含量不变时，说明正逆反应速率相等，化学反应达到平衡，故A选；
B．反应物和生成均为气体，则气体总质量始终不变，容器恒容，所以容器内气体密度始终不变，则容器内气体密度不变不能判断化学反应达到平衡，故B不选；
C．该反应前后气体系数之和不相等，未平衡时气体的总物质的量会变，容器恒容，所以压强会变，当压强不变时，说明反应平衡，故C选；
D．H2的物质的量不变，则浓度不变，正逆反应速率相等，化学反应达到平衡，故D选；
故答案为：A、C、D；

(3)①据图可知放电过程中NH3转化为N2被氧化，所以电极a为负极，电极b为正极，原电池中外电路电流由正极流向负极，即b极到a极；

②b极上氧气得电子发生还原反应，电解质溶液显碱性，所以b极电极方程式为：O2+4e－+2H2O=4OH－。