Question

【题目】合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。

（1）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH3(g) N2(g)+3H2(g) △H。若：NN键、H—H键和N—H键的键能值分别记作a、b和c(单位：kJmol-1)则上述反应的△H=______________(用含a、b、c的代数式表示）kJmol-1。

（2）研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。某温度下，用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气，测得氨气分解生成氢气的初始速率（单位：mmolmin-1)与催化剂的对应关系如表所示。

催化剂	Ru	Rh	Ni	Pt	Pd	Fe
初始速率	7.9	4.0	3.0	2.2	1.8	0.5

①在不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应的活化能最大的是______________（填写催化剂的化学式）。

②温度为T时，在恒容的密闭容器中加入2molNH3,此时压强为po,用Ru催化氨气分解，若平衡时氨气的转化率为50%,则该温度下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数Kp=______________。（用平衡分压代替平衡浓度计算，气体分压p分＝气体总压P总×体积分数）

（3）关于合成氨工艺的理解，下列说法不正确的是______________（填字母）。

A.合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右，主要是为了节约能源

B.使用初始反应速率更快的催化剂Ru,不能提高平衡时NH3的产率

C.合成氨工业采用的压强为10MPa~30MPa,是因为常压下N2和H2的转化率不高

（4）在1L1molL-1盐酸中缓缓通入2mol氨气，请在图1中画出溶液中水电离出的OH一浓度随通入氨气的物质的量变化的趋势图。_____________

（5）电化学法合成氨：图2是用低温固体质子导体作电解质，用Pt—C3N4作阴极，催化电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图。

①Pt—C3N4电极上产生NH3的电极反应式为______________ 。

②实验研究表明，当外加电压超过一定值后，发现阴极产物中氨气的体积分数随着电压的增大而减小，分析其可能原因：______________。

Answer 1

【答案】6c-a-3b Fe A N2+6e-+6H+=2NH3 超过一定电压以后，H+得电子变成H2

【解析】

（1）焓变=反应物总键能-生成物总键能；

（2）①反应速率越慢，活化能越大；

②利用“三段式”计算平衡常数Kp；

（3）根据影响反应速率、影响平衡移动的因素分析；

（4）盐酸、氨水抑制水电离，氯化铵促进水电离；

（5）①阴极氮气得电子生成氨气；

②根据图示，阴极有可能生成H2；

（1）焓变=反应物总键能-生成物总键能，NN键、H—H键和N—H键的键能值分别记作a、b和c，2NH3(g) N2(g)+3H2(g) △H=(6c-a-3b) kJmol-1；

（2）①根据表格数据，Fe作催化剂时反应速率最慢，氨气分解反应的活化能最大的是Fe；

反应后气体的物质的量是反应前的倍，所以反应后的总压强为 ；Kp=；

（3）A.合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右，主要是为了加快反应速率，故A错误；

B.催化剂能加快反应速率，不能使平衡移动，使用初始反应速率更快的催化剂Ru，不能提高平衡时NH3的产率，故B正确；

C.加压，2NH3(g) N2(g)+3H2(g) 平衡逆向移动，合成氨工业采用的压强为10MPa~30MPa，是因为常压下N2和H2的转化率不高，故C正确；

故选A；

（4）盐酸抑制水电离，在1L1molL-1盐酸中缓缓通入氨气，盐酸生成氯化铵，盐酸浓度减小，水电离程度增大，通入1mol氨气时，恰好生成氯化铵，水的电离程度达到最大，再通入氨气，生成氨水，抑制水电离；图象为。

（5）①阴极氮气得电子生成氨气，阴极反应式是N2+6e-+6H+=2NH3；

②根据图示，随着电压的增大，阴极H+得电子变成H2，所以氨气的体积分数随着电压的增大而减小。