Question

自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N₂與O₂反應(yīng)生成NO．
（1）在不同溫度下，反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=a kJ?mol^-1的平衡常數(shù)K如下表：

溫度/℃	1538	1760	2404
平衡常數(shù)K	0.86×10-4	2.6×10-4	64×10-4

①該反應(yīng)的a

＞

 0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②其他條件相同時(shí)，在上述三個(gè)溫度下分別發(fā)生該反應(yīng)．
1538℃時(shí)，N₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化如圖所示，請(qǐng)補(bǔ)充完成1760℃時(shí)N₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的示意圖．
（2）2404℃時(shí)，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，計(jì)算反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）達(dá)到平衡時(shí)NO的濃度．（此溫度下不考慮O₂與NO的反應(yīng)．計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法．曾有實(shí)驗(yàn)報(bào)道：在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH₃．相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ?mol^-1
則氨催化氧化反應(yīng)4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）的反應(yīng)熱△H=

（2a-1530）kJ?mol^-1

．（用含a的代數(shù)式表示）
（4）最近一些科學(xué)家研究采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）實(shí)現(xiàn)氮的固定--氨的電解法合成，大大提高了氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率．總反應(yīng)式為：N₂+3H₂?2NH₃．則在電解法合成氨的過程中，應(yīng)將H₂不斷地通入

陽

極（填“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽”）；在另一電極通入N₂，該電極反應(yīng)式為

N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

．

Answer 1

分析：（1）①依據(jù)溫度不同平衡常數(shù)的變化，判斷升溫化學(xué)平衡移動(dòng)方向判斷反應(yīng)的吸熱放熱；②依據(jù)溫度升高達(dá)到平衡所需要時(shí)間減小，氮?dú)廪D(zhuǎn)化率增大；畫出圖象變化；
（2）依據(jù)2404℃時(shí)的平衡常數(shù)，結(jié)合化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算；
（3）依據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算得到；
（4）電解原理是陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；

解答：解：（1）①化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明升溫平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，△H＞0，a＞0；
②1760℃時(shí)N₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的示意圖．溫度升高達(dá)到平衡所需要時(shí)間減小，氮?dú)廪D(zhuǎn)化率增大，圖象為：
故答案為：＞；
（2）2404℃時(shí)，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，計(jì)算反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）；依據(jù)化學(xué)平衡的三段式計(jì)算列式計(jì)算，設(shè)達(dá)到平衡時(shí)NO的濃度為X．
                 N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始量（mol）   2.6     2.6       0
變化量（mol）    x       x        2x
平衡量（mol）  2.6-x    2.6-x    2x
平衡濃度為[N2]=（2.6-x）mol/L，[O₂]=（2.6-x）mol/L，[NO]=2x mol/L；
2404℃時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K=64×10^-4
K=

[NO]2

[N2][O2]

=

(2x)2

(2.6-x)2

=64×10^-4
解得x=0.1mol，平衡時(shí)NO的濃度0.1mol/L；
故答案為：0.1mol/L
（3）①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=a kJ?mol^-1    
②2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律得到：①×2-②
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1））△H=（2a-1530）kJ?mol^-1
故答案為：（2a-1530）kJ?mol^-1
（4）總反應(yīng)式為：N₂+3H₂?2NH₃．則在電解法合成氨的過程中，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；所以應(yīng)將H₂不斷地通入陽極；在陰極通入N₂發(fā)生的電極反應(yīng)為：陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，
故答案為：陽；N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的含義理解，平衡常數(shù)的計(jì)算，化學(xué)平衡影響因素的判斷，圖象分析曲線畫出的意義，依據(jù)蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式的方法，化學(xué)平衡的計(jì)算應(yīng)用，電解池的原理應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)．