Question

科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技术原理为：N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)+92.4 kJ/mol673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH₃)和n(H₂)随时间变化的关系如右图所示。

（1）下列叙述正确的是
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d和点e处的n (N₂)相同
D．773K，30MPa 下，反应至t₂时刻达到平衡，则n(NH₃)比图中e点的值大
（2）在容积为2.0 L恒容得密闭容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，673K、30MPa下达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。该条件下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)的平衡常数值为：___。
（3）K值越大，表明反应达到平衡时(    )。
A. H₂的转化率一定越高    B．NH₃的产量一定越大
C．正反应进行得越完全    D．化学反应速率越大
（4）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺），实现了高温、常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阳极的电极反应为：H₂-2e→2H⁺，则阴极的电极反应为：_____________。

Answer 1

（本题共8分）（1）AC（2分）（2）K＝16/15(或1.07或1.1)（2分）
（3）C（2分）  （4）N₂+6H⁺ +6e→2NH₃(2分)

试题分析：（1）A、a点反应物的浓度大于b点，浓度越大反应速率越快，故a点反应速率更大，A正确；B、点c之后氢气的物质的量继续减小，可逆反应未达到平衡状态，反应向正反应方向进行，故B错误；C、d、e对应氢气、氨气的物质的量不变，可逆反应处于平衡状态，点d和点e处的n(N₂)相同，故C正确；D、该反应正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，氨气的物质的量减小，故D错误，答案选AC。
（2）令平衡时转化的氮气的物质的量浓度为x，则：
N₂（g）+ 3H₂（g）2NH₃（g）
起始浓度（mol/L） 0.4      0.8           0
转化浓度mol/L）   x       3x           2x
平衡浓度mol/L） 0.4－x   0.8－3x        2x
所以＝20%
解得x＝0.1
因此该温度下平衡常数K＝＝＝1.07
（3）A、氢气的转化率与氮气、氢气的投入量等有关，K值大，氢气转化率不一定高，故A错误；B、氨气的产率与与氮气、氢气的投入量等有关，K值大，氨气的产量不一定大，故B错误；C、K值越大，表示反应正向进行的程度大，即正反应进行得越完全，故C正确；D、K值越大，表示反应正向进行的程度大，但该温度下不一定反应发生，反应速率不一定大，故D错误，答案选C。
（4）电解池的阴极发生得电子的还原反应，在合成氨反应中，氮气得电子，所以阴极电极反应为N₂+6H⁺ +6e^－→2NH₃。