Question

现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的，但此法反应物的转化率不高．已知：1mol N2（g）与

现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的，但此法反应物的转化率不高．已知：1mol N2（g）与适量H2（g）完全反应，生成NH3（g），放出92.2kJ热量，写出反应的热化学方程式：______．（2）若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1______K2（填“＞”“=”或“＜”）．（3）在一定温度下，向容积不变（始终为10L）的密闭容器中加入2mol N2、8mol H2及固体催化剂．10分钟后反应达到平衡状态，容器内气体压强变为起始的80%，此时氨气的体积分数为______，用氮气表示的反应速率为：______．若想提高氨气的产率，根据化学平衡移动原理，请提出合理的建议：______（任意写一条）．（4）在上述相同条件下，若起始时加入4mol NH3、2mol H2及固体催化剂，反应达到平衡时NH3的体积分数比（3）中______（填“大”、“小”或“相等”）．（5）氨被氧化生成一氧化氮的化学方程式为：______．（6）随着对合成氨研究的发展，2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入一个加热到570℃的电解池中，采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨（装置如图）．请回答：在电解法合成氨的电解池中______（填“能”或“不能”） 用水作电解质溶液的溶剂，原因是______．钯电极A是电解池的______极（填“阳”或“阴”），该极上的电极反应式是______．

Answer 1

（1）根据热化学方程式的含义可得到：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ?mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ?mol^-1；
（2）此反应正向是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，所以 K₁＞K₂，故答案为：＞；
（3）N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始浓度：0.2        0.8        0
平衡浓度：0.2-x     0.8-3x      2x
0.2-x+0.8-3x+2x=（0.2+0.8）×80%
解得：x=0.1mol/L，所以v（NH₃）=

2×0.1mol/L

10min

=0.02mol/（L?min），用氮气表示的反应速率为：

1

2

×0.02mol/（L?min）=0.01mol/（L?min），氨气的体积分数为=

2×0.1

(0.2+0.8)×80%

×100%=25%，若想提高氨气的产率，化学平衡向右移动，可以是增大氢气浓度或增大氮气浓度或增大反应物浓度或降温或增大压强或及时转移走生成的氨，
故答案为：25%；0.01mol/（L?min）；增大氢气浓度（或增大氮气浓度或增大反应物浓度或降温或增大压强或及时转移走生成的氨）；
（4）加入4mol氨气，相当于加2molN₂和6molH₂，因此加上原有2molH₂，就等于加入了2molN₂和8molH₂，跟3的投料情况一样．按照等效平衡，在恒温恒容条件下，对于体积改变之反应，通过换算，只要与原平衡起始加入量相同，则二者的平衡等效，所以3和4是等效平衡，故答案为：相等；
（5）氨气被氧化方程式：4NH₃+5O₂

催化剂  .

△

4NO+6H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂  .

△

4NO+6H₂O；
（6）在电解法合成氨的电解池中不能用水作电解质溶液的溶剂，原因是新法合成氨电解池的反应温度是570℃时，水为水蒸气，钯电极A是电解池的阴极，氨气发生氧化反应：N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃ 
故答案为：不能；新法合成氨电解池的反应温度是570℃时，水为水蒸气；阴； N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃．