Question

合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就。在温洹条件下将物质的量均为l mol的N₂ 和H₂充入1 L的恒容密闭容器中，发生反应N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)，X,Y为反应体系中的两种物质，其浓度随时间变化关系如图所示：

(1)Y代表的物质是_______(填化学式)。

(2)0~10min 内用 X 的物质的量浓度变化表示的平均反应速率为____mol•L ^-1·min^-1。

(3)下列说法不正确的是 ____(填标号)。

A．图中A点时：v_正(X)>v _逆( X)

B．图中C点时：v_正(Y)>v _逆( Y)=0

C．该条件下，反应达到平衡时，N₂的 转化率为15%

(4)利用生物燃料电池原理可在室温下合成氨，电池工作时MV ²⁺/ MV⁺ 在电极与酶之间传递电子，示意图所示：

①电极a为 ______极(填“正” 或“负”) 。

②请写出 N₂ 在固氮酶的作用下生成 NH₃的离子方程式_____________。

Answer

NH3 0.045 B 负 N2+6H++6MV+=2NH3+6MV2+

【解析】

（1）Y的起点浓度为0mol/L，为产物氨气；

（2）平均反应速率，

（3）若反应正向进行，则正反应速率大于逆反应速率；若反应达到平衡状态，则正反应速率等于逆反应速率；

（4）生物燃料的工作原理是N2+3H2NH3，其中N2在正极区得电子发生还原反应，H2在负极区失电子发生氧化反应。

（1）该反应只加入反应物，未加生成物氨气，而Y的起点是0mol/L，则Y代表的物质是NH3，故答案为：NH3；

（2）0~10min 内， X 的物质的量浓度从1.0mol/L变化至0.55mol/L，平均反应速率为，故答案为：0.045；

（3）A．图A点X的浓度在下降，说明反应正向进行，则正反应速率大于逆反应速率，即v正(X)>v 逆( X)，故A正确；

B．图C点时Y的浓度不再变化但仍有浓度，说明反应达到平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，反应仍进行不停止，即v正(Y)=v 逆( Y)≠0，故B错误；

C．Y代表NH3，变化浓度是0.3mol/L，由反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，则N2的变化浓度是，则N2的转化率为，故C正确；故答案为：B；

（4）①电极a中H2在氢化酶作用下转变为H+，氢元素化合价从0升至+1价，发生氧化反应，则电极a为负极，故答案为：负；

②N2在正极区得电子发生还原反应生成NH3，离子方程式为：N2+6H++6MV+=2NH3+6MV2+；故答案为：N2+6H++6MV+=2NH3+6MV2+。