自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下，N2与O2反应生成NO．（1）在不同温度下，反应N2（g）+O2（g）⇌2NO（g）△H=akJ•mol-1的平衡常数K如下表：温度/℃153817602404平衡常数

Question

自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下，N₂与O₂反应生成NO．
（1）在不同温度下，反应N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）△H=a kJ•mol^-1的平衡常数K如下表：

温度/℃	1538	1760	2404
平衡常数K	0.86×10-4	2.6×10-4	64×10-4

①该反应的a______ 0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②其他条件相同时，在上述三个温度下分别发生该反应．
1538℃时，N₂的转化率随时间变化如图所示，请补充完成1760℃时N₂的转化率随时间变化的示意图．
（2）2404℃时，在容积为1.0L的密闭容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，计算反应N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）达到平衡时NO的浓度．（此温度下不考虑O₂与NO的反应．计算结果保留两位有效数字）
（3）科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法．曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH₃．相应的热化学方程式如下：
2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ•mol^-1
则氨催化氧化反应4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）的反应热△H=______．（用含a的代数式表示）
（4）最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）实现氮的固定--氨的电解法合成，大大提高了氮气和氢气的转化率．总反应式为：N₂+3H₂⇌2NH₃．则在电解法合成氨的过程中，应将H₂不断地通入______极（填“正”、“负”、“阴”或“阳”）；在另一电极通入N₂，该电极反应式为______．

Answer 1

（1）①化学平衡常数随温度升高增大，说明升温平衡正向进行，正反应方向是吸热反应，△H＞0，a＞0；
②1760℃时N₂的转化率随时间变化的示意图．温度升高达到平衡所需要时间减小，氮气转化率增大，图象为：
故答案为：＞；
（2）2404℃时，在容积为1.0L的密闭容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，计算反应N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）；依据化学平衡的三段式计算列式计算，设达到平衡时NO的浓度为X．
                 N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）
起始量（mol）   2.6     2.6       0
变化量（mol）    x       x        2x
平衡量（mol）  2.6-x    2.6-x    2x
平衡浓度为[N2]=（2.6-x）mol/L，[O₂]=（2.6-x）mol/L，[NO]=2x mol/L；
2404℃时化学平衡常数K=64×10^-4
K=([NO]2)/([N2][O2])=((2x)2)/((2.6−x)2)=64×10^-4
解得x=0.1mol，平衡时NO的浓度0.1mol/L；
故答案为：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
依据盖斯定律得到：①×2-②
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1））△H=（2a-1530）kJ•mol^-1
故答案为：（2a-1530）kJ•mol^-1
（4）总反应式为：N₂+3H₂⇌2NH₃．则在电解法合成氨的过程中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；所以应将H₂不断地通入阳极；在阴极通入N₂发生的电极反应为：阴极得电子发生还原反应：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，
故答案为：阳；N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃