Question

某温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入2molN₂和6molH₂，在一定条件下发生反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)。实验测得反应经5min后达到平衡，此时混合物的总物质的量为5.6mol，求：

(1)平衡时NH₃的浓度为___mol·L^-1。

(2)0~5min内，v(H₂)=___mol·L^-1·min^-1。

(3)反应达到平衡时，N₂的转化率为___。

(4)下列图象中能反映该反应的能量变化的是___(填标号)。

(5)若以N₂和H₂合成氨的反应设计如图所示的原电池，则通入N₂的一极为__(填“正”或“负")极；负极的电极反应式为___。

Answer

1.2 0.36 60%(或0.6) A 正 H2-2e-=2H+

【解析】

对于合成氨反应，可假设N2的物质的量的变化量，并由此建立三段式，然后利用混合气的总量，求出各物质的变化量和平衡量，从而求出速率、反应物的转化率及平衡浓度等；合成氨反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量；若将合成氨反应设计成原电池，则通N2的电极作正极，通H2的电极作负极，酸作电解质溶液。

设参加反应N2的物质的量为x，从而建立如下三段式；

2-x+6-3x+2x=5.6，x=1.2mol。

(1)平衡时NH3的浓度为=1.2mol·L-1。答案为：1.2；

(2)0~5min内，v(H2)== 0.36mol·L-1·min-1。答案为：0.36；

(3)反应达到平衡时，N2的转化率为=60%(或0.6)。答案为：60%(或0.6)；

(4)合成氨反应是一个放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，对照图中反应物与生成物的能量关系，可确定答案为A。答案为：A；

(5)若以N2和H2合成氨的反应设计如图所示的原电池，则N2得电子，通入正极，H2失电子，通入负极，则通入N2的一极为正极；电解质为酸，所以负极的电极反应式为H2-2e-=2H+。答案为：正；H2-2e-=2H+。