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科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究.(1)目前合成氨的技术原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,该反应的能量变化如图所示.①在反应体系中加入催化剂,反应速率增
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更新时间:2024-04-25 07:40:51
问题描述:

科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究.(1)目前合成氨的技术原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,该反应的能量变化如图所示.

①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是:___.(填“增大”、“减小”或“不变”).

②将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),5分钟后达到平衡,测得N2为0.2mol,H2为0.6mol,NH3为0.2mol.氮气的平均反应速率v(N2)=___,H2的转化率为___,该反应在此温度下的化学平衡常数为___.(后两空保留小数点后一位)

③欲提高②容器中H2的转化率,下列措施可行的是___.

A.向容器中按原比例再充入原料气

B.向容器中再充入惰性气体

C.改变反应的催化剂

D.液化生成物分离出氨

(2)1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传导H+),从而实现了高转化率的电解法合成氨.其实验装置如图所示.阴极的电极反应式为___.

(3)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g)△H=akJ/mol

进一步研究NH3生成量与温度关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下:

T/K303313323
NH3生成量/(10-6mol)4.85.96.0
此合成反应的a___0.(填“大于”、“小于”或“等于”)

蔡智回答:
  (1)①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,降低了反应的活化能,依据图示方向可知E2减小,故答案为:减小;   ②将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)5分钟后达到平衡,测得N2为0.2mol,H2为0.6mol,NH3为0.2mol.   依据化学平衡的三段式列式计算:起始量=平衡量+变化量                 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)   起始量(mmol)0.3     0.9       0       变化量(mol) 0.1      0.3        0.2   平衡量(mol)0.2     0.6        0.2   氮气的平均反应速率v(N2)=0.1mol2L5min
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