Question

【題目】合成氨是人工固氮最重要的途徑，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。

（1）工業(yè)上有利于提高合成氨產(chǎn)率的條件有___。

A.低溫 B.高溫 C.低壓 D.高壓 E.催化劑

（2）關(guān)于合成氨的說(shuō)法，正確的是__。

A.合成氨反應(yīng)的ΔH和ΔS都小于零

B.控制在773K下反應(yīng)，目的是加快反應(yīng)速率和提高平衡轉(zhuǎn)化率

C.將NH3液化后移去，利于反應(yīng)速率提高和平衡正向移動(dòng)

D.原料氣須經(jīng)過(guò)凈化處理，以防止催化劑中毒和事故發(fā)生

（3）若N2、H2的初始投入量分別為0.1mol、0.3mol，在恒容容器中反應(yīng)，平衡后混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)(ψ)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①比較p2、p3的大小：p2__p3（填“＞”“＜”或“＝”），其原因是__。

②比較平衡時(shí)A、B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率：VA(N2)__VB(N2)（填“＞”“＜”或“＝”）。

③若起始?jí)簭?qiáng)為1×108Pa，則平衡時(shí)B點(diǎn)的壓強(qiáng)為___Pa。

（4）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，以H2O和N2為原料，熔融NaOH-KOH為電解質(zhì)，納米Fe2O3作催化劑，在250℃和常壓下可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)合成氨，陰極區(qū)發(fā)生的變化可按兩步進(jìn)行。已知第一步的反應(yīng)為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，則第二步的反應(yīng)方程式為___。

Answer 1

【答案】BDE AD ＞ 溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)增大 ＜ 6×107 2Fe+3H2O+N2=2NH3+Fe2O3

【解析】

（1）工業(yè)上有利于提高合成氨產(chǎn)率的條件從有利于提高單位時(shí)間里氨氣的產(chǎn)量這個(gè)角度來(lái)考慮；

（2）A. 從合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式可以判斷ΔH和ΔS都小于零；

B. 從溫度對(duì)反應(yīng)速率和平衡的影響來(lái)判斷；

C. 從減少生存物氨氣的濃度對(duì)反應(yīng)速率和平衡的影響來(lái)判斷；

D. 從原料氣對(duì)于催化劑催化效能的影響以及會(huì)否引發(fā)事故的角度來(lái)判斷；

（3）①氨氣的體積分?jǐn)?shù)不同的原因在壓強(qiáng)，通過(guò)相同溫度不同壓強(qiáng)下氨氣的體積分?jǐn)?shù)大小，判斷平衡移動(dòng)的方向，比較p2、p3的大��；

②平衡時(shí)A、B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率不同的原因主要是壓強(qiáng)、溫度，從壓強(qiáng)、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響來(lái)判斷；

③若N2、H2的初始投入量分別為0.1mol、0.3mol，在恒容容器中反應(yīng)，若起始?jí)簭?qiáng)為1×108Pa，則計(jì)算平衡時(shí)B點(diǎn)的壓強(qiáng)，可通過(guò)壓強(qiáng)之比等于混合氣體總的物質(zhì)的量之比來(lái)計(jì)算，用三段式計(jì)算平衡時(shí)混合氣體總的物質(zhì)的量；

（4）陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，找出陰極總反應(yīng)，已知第一步的反應(yīng)為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，納米Fe2O3作催化劑，首先轉(zhuǎn)化為鐵，則第二步的反應(yīng)中要重新生成Fe，據(jù)此寫(xiě)出第二步方程式；

（1）合成氨是氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，高壓有利于平衡右移，有利于提高產(chǎn)率，高溫雖然不利于氨的合成，但大大提高了合成氨的速率有利于提高產(chǎn)率，催化劑能極大地提高反應(yīng)的速率，也有利于提高產(chǎn)率；

答案為：BDE；

（2）

A.合成氨是氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，故合成氨反應(yīng)的ΔH和ΔS都小于零，說(shuō)法正確；

B.在773K下反應(yīng)，目的是保證催化劑的活性加快反應(yīng)速率，不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，說(shuō)法錯(cuò)誤；

C.將NH3液化后移去，利于平衡正向移動(dòng)，減少反應(yīng)速率，說(shuō)法錯(cuò)誤；

D.原料氣假如不凈化，有雜質(zhì)氣體，會(huì)引起催化劑中毒，假如含有毒氣體有可能發(fā)生安全事故，說(shuō)法正確；

答案為：AD；

（3）①溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)越大壓強(qiáng)越大，由圖知p2下氨的體積分?jǐn)?shù)大于p3下氨的體積分?jǐn)?shù)；則p2＞p3

答案為：＞；

p2＞p3的原因：溫度相同時(shí)增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)來(lái)；

答案為：溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)增大；

②溫度越大，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，p1>p2，由圖可知，B對(duì)應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)大，則反應(yīng)速率大；

答案為：＜；

③若N2、H2的初始投入量分別為0.1mol、0.3mol，在恒容容器中反應(yīng)，若起始?jí)簭?qiáng)為1×108Pa，

因?yàn)?/span>p始= 1×108Pa，所以p平= 6×107Pa；

答案為：6×107；

（4）陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，陰極總反應(yīng)可表示為：N2+6e-+6H2O=2NH3+6OH-，已知第一步的反應(yīng)為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，納米Fe2O3作催化劑，首先轉(zhuǎn)化為鐵，則第二步的反應(yīng)中要重新生成Fe，方程式為2Fe+3H2O+N2=2NH3+Fe2O3；

答案為：2Fe+3H2O+N2=2NH3+Fe2O3。