Question

氨是世界上产量最多的无机化合物之一，主要用于制造氮肥．（1）根据下面能量变化示意图（图1），请写出合

氨是世界上产量最多的无机化合物之一，主要用于制造氮肥．（1）根据下面能量变化示意图（图1），请写出合成氨反应的热化学方程式：______．（2）在一个容积为2L的密闭容器内加入一定量的N2和H2，在一定条件下合成氨，反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图2所示，请回答下列问题：①该反应的平衡常数表达式K=______；②该反应400℃的平衡常数______500℃时的平衡常数（填“＞”、“＜”或“=”）；③下列描述中能说明上述反应已达化学平衡的是______；A．3v正（H2）=2v逆（NH3）B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化C．容器中气体的密度不随时间而变化D．容器中气体的分子总数不随时间而变化④根据上图计算从反应开始到达第一个平衡时，平均反应速率v（NH3）=______；⑤由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是______，采取的措施可能是______．（3）设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池，放电过程中，溶液中铵根离子浓度逐渐增大．请写出该电池的正极反应式：______．

Answer 1

（1）图象分析反应物能量高于生成物能量，反应是放热反应，拆化学键吸收能量减去形成化学键放出的能量为反应焓变△H=508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol；
反应的热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92kJ/mol；
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92kJ/mol；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），反应的平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；
故答案为：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；
②氮气和氢气合成氨反应是放热 反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小，所以400℃的平衡常数大于500℃的平衡常数；
故答案为：＞；
③A．反应速率之比等于化学方程式系数之比，是正反应速率，当2v_正（H₂）=3v_逆（NH₃）时说明氨气的正逆反应速率相同，故A错误；
B．反应前后气体体积变化，质量守恒，所以气体的平均相对分子质量变化说明平衡移动，容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，说明反应达到平衡，故B正确；
C．密度是气体质量除以体积，平衡体系质量守恒，体积不变，混合气体密度始终不变，容器中气体的密度不随时间而变化不能说明反应达到平衡，故C错误；
D．反应前后是气体物质的量变化的反应，容器中气体的分子总数不随时间而变化证明反应达到平衡，故D正确；
故答案为：BD．
④图象分析可知，从反应开始到达第一个平衡时，图象分析可知4min达到平衡时氨气浓度为0.1mol/L，以氨气表示的反应速率=

0.1mol/L

4min

=0.025mol/L?min；
故答案为：0.025mol/L?min；
⑤依据图象分析第二次平衡氨气的浓度增大，说明平衡正向移动，氨气的浓度增大为0.25mol/L，可以采取增大压强的方法即缩小体积，缩小体积为原来的一倍，浓度应为0.2mol/L，但压强增大平衡正向进行氨气浓度增大，符合增大到0.25mol/L；
故答案为：向正向进行，将容器体积缩小成原来的一半；
（3）以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制造新型燃料电池，放电过程中，溶液中铵根离子浓度逐渐增大，原电池中氮气得到电子反应还原反应，电极反应为：N₂+6e^-+8H⁺═2NH₄⁺；
故答案为：N₂+6e^-+8H⁺═2NH₄⁺；