Question

已知工業上合成氨的反應為：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) △H＜0。在一體積為2L的密閉容積中，加入0.20mol的N₂和0.60mol的H₂，反應中NH₃的物質的量濃度的變化情況如圖所示，

請回答下列問題：
（1） 寫出該反應平衡常數的表達式K="_____"
（2）反應進行到4分鐘到達平衡。請計算從反應開始到剛剛平衡，平均反應速率v(NH₃) 為            ；
（3）5分鐘時，保持其它條件不變，把容器的體積縮小一半，平衡         移動（填“向逆反應方向”、“向正反應方向”或“不”）�；瘜W平衡常數將        （填“增大”、“減少”或“不變”）。
（4）N₂和H₂的反應還有其它應用。如：有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，分別以N₂、H₂為電極反應物，以HCl—NH₄Cl溶液為電解質溶液制造新型燃料電池，試寫出該電池的正極電極反應式            。

Answer 1

（1）  K＝；（2）    0.025mol.L^-1.min^-1       
（3） 正反應方向          不變   （4）N₂＋6e^－＋8H^＋＝2NH₄^＋

試題分析：（1）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據方程式可知，該反應的平衡常數表達式K＝。
（2）根據圖像可知，在反應進行到4分鐘時，生成氨氣的物質的量濃度是0.10mol/L，則用氨氣表示的反應速率是0.10mol/L÷4min＝0.025mol.L^-1.min^-1。
（3）5分鐘時，保持其它條件不變，把容器的體積縮小一半，則壓強增大，平衡向正反應方向移動。平衡常數只與溫度有關系，所以該反應的平衡常數不變。
（4）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應。所以氫氣在負極通入，氮氣在正極通入，則正極電極反應式是N₂＋6e^－＋8H^＋＝2NH₄^＋。
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題基礎性強，在注重對學生基礎知識的鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養和方法的指導與訓練，有利于培養學生的邏輯推理能力和抽象思維能力。