Question

【題目】發展儲氫技術是氫氧燃料電池推廣應用的關鍵．研究表明液氨是一種良好的儲氫物質，其儲氫容量可達質量分數液氨氣化后分解產生的氫氣可作為燃料供給氫氧燃料電池．氨氣分解反應的熱化學方程式如下：

請回答下列問題：

氨氣自發分解的反應條件是 ______ ．

已知：

則，反應的 ______ ．

研究表明金屬催化劑可加速氨氣的分解．圖1為某溫度下等質量的不同金屬分別催化等濃度氨氣分解生成氫氣的初始速率．

①不同催化劑存在下，氨氣分解反應的活化能最大的是 ______ 填寫催化劑的化學式．

②恒溫恒容時，用Ni催化分解初始濃度為的氨氣，并實時監測分解過程中氨氣的濃度．計算后得氨氣的轉化率隨時間t變化的關系曲線如圖請在圖2中畫出：在溫度為，Ru催化分解初始濃度為的氨氣過程中隨t變化的總趨勢曲線標注 ______

③如果將反應溫度提高到，請如圖2中再添加一條Ru催化分解初始濃度為的氨氣過程中的總趨勢曲線標注 ______

④假設Ru催化下溫度為時氨氣分解的平衡轉化率為，則該溫度下此分解反應的平衡常數K與的關系式是： ______ ．

用Pt電極對液氨進行電解也可產生和陰極的電極反應式是 ______ ；陽極的電極反應式是 ______ 已知：液氨中

Answer 1

【答案】高溫 Fe

【解析】

化學反應能否自發進行，取決于焓變和熵變的綜合判據；

根據蓋斯定律計算反應熱；

反應的活化能越高，則反應中活化分子數越少，反應速率越慢；

催化分解初始濃度為的氨氣，平衡時不變，反應速率加快，到達平衡所用時間比Ni催化時要短；

將反應溫度提高到，反應速率加快，氨氣的分解反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動；

先求出各自的平衡濃度，然后根據平衡常數的概念來回答；

電解時陰極發生得電子的還原反應，液氨失電子生成氫氣和，陽極發生失去電子的氧化反應．

已知：，反應后氣體的物質的量增大，則，而且，若要使，則需在較高溫度下，故答案為：高溫；

已知：

由蓋斯定律：得到反應，故答案為：；

反應的活化能越高，則反應中活化分子數越少，反應速率越慢，則氨氣的分解速率最慢的反應中，氨氣分解反應的活化能最大，即當Fe作催化劑時活化能最大；故答案為：Fe；

催化分解初始濃度為的氨氣，平衡時不變，與Ni作催化劑相同，但是反應速率加快，到達平衡所用時間比Ni催化時要短，則圖象為；

將反應溫度提高到，反應速率加快，到達平衡所用時間縮短，氨氣的分解反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，氨氣的轉化率增大，則溫度時Ru催化分解初始濃度為的氨氣過程中的總趨勢曲線為總趨勢曲線標注為；

平衡時氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別是、、，據，故答案為：；

電解時陰極發生得電子的還原反應，在陰極液氨失電子生成氫氣和，則電極方程式為：；陽極發生失去電子的氧化反應，在陽極液氨得到電子，電極反應式為：。