氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法.(1)根据下图提供的信息,写出该
氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法.(1)根据下图提供的信息,写出该反应的热化学方程式______,如图的曲线中______(填“a”或“b...
氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法.(1)根据下图提供的信息,写出该反应的热化学方程式______,如图的曲线中______(填“a”或“b”)表示加入铁触媒(催化剂)的能量变化曲线.(2)在恒容容器中,下列描述中能说明上述反应已达平衡的是______.A.3υ(H2)正=2υ(NH3)逆B.单位时间内生成n mol N2的同时生成2n molNH3C.容器内气体的密度不随时间的变化而变化D.容器内压强不随时间的变化而变化(3)500℃、50MPa时,在容积为1L的容器中加入1mol N2、3mol H2,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时N2的转化率为a.则K和a的关系是K=4a227(1?a)44a227(1?a)4.(4)为了寻找合成NH3的适宜条件,某同学设计了三组实验(如下表),请在下表空格处填入相应的实验条件及数据. 实验编号 T(℃) n (N2)/n(H2) P(MPa) ⅰ 450 1/3 1 ⅱ 1/3 10 ⅲ 480 10 实验编号 T(℃) n (N2)/n(H2) P(MPa) ⅰ 450 1/3 1 ⅱ 1/3 10 ⅲ 480 10(5)1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温常压下高转化率的电解合成氨.其实验装置如图.阴极的电极反应式为______.
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(1)由图1可知,1molN2(g)与3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)的反应热为508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol,
所以合成氨的热化学反应方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H═-92kJ/mol,催化剂能降低反应的活化能,b活化能较低,故答案为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92 kJ?mol-1;b;
(2)A.3υ(H2)正=2υ(NH3)逆说明:v (NH3)逆:v (H2)正═3:2不等于对应化学计量数之比,即正反应速率不等于逆反应速率,故A错误; B.单位时间内生成n mol N2的同时生成2n molNH3说明正反应速率等于逆反应速率,故B正确;
C.体积不变,气体的质量不变,密度也会不变,用密度不变无法区分非平衡状态和平衡状态,故C错误;
D.反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)是反应前后气体的总物质的量不相等的反应,当体积固定时,根据阿伏伽德罗定律可知,温度、体积相同时,气体的物质的量之比等于压强之比,容器内气压不随时间变化,说明气体的总物质的量不再发生变化,即说明可逆反应达到了化学平衡状态,故D正确.
故选B D;
(3)根据题意:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),
初始物质的量浓度:1 3 0
变化物质的量浓度:a 3a 2a
平衡物质的量浓度:1-a 3-3a 2a
则平衡常数为K=
=
=
,故答案为:
;
(4)该实验为了寻找合成NH3的适宜条件,ⅱ应只改变压强,ⅲ应只改变温度,所以应填入的数据为:450;
,故答案为:450;
;
(5)阴极发生还原反应,氮气在阴极上放电,与氢离子结合生成氨气,电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3,故答案为:N2+6H++6e-=2NH3.
所以合成氨的热化学反应方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H═-92kJ/mol,催化剂能降低反应的活化能,b活化能较低,故答案为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92 kJ?mol-1;b;
(2)A.3υ(H2)正=2υ(NH3)逆说明:v (NH3)逆:v (H2)正═3:2不等于对应化学计量数之比,即正反应速率不等于逆反应速率,故A错误; B.单位时间内生成n mol N2的同时生成2n molNH3说明正反应速率等于逆反应速率,故B正确;
C.体积不变,气体的质量不变,密度也会不变,用密度不变无法区分非平衡状态和平衡状态,故C错误;
D.反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)是反应前后气体的总物质的量不相等的反应,当体积固定时,根据阿伏伽德罗定律可知,温度、体积相同时,气体的物质的量之比等于压强之比,容器内气压不随时间变化,说明气体的总物质的量不再发生变化,即说明可逆反应达到了化学平衡状态,故D正确.
故选B D;
(3)根据题意:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),
初始物质的量浓度:1 3 0
变化物质的量浓度:a 3a 2a
平衡物质的量浓度:1-a 3-3a 2a
则平衡常数为K=
[NH3]2 |
[N2][H2]3 |
(2a )2 |
(1?a)(3?3a)3 |
4a2 |
27(1?a)4 |
4a2 |
27(1?a)4 |
(4)该实验为了寻找合成NH3的适宜条件,ⅱ应只改变压强,ⅲ应只改变温度,所以应填入的数据为:450;
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(5)阴极发生还原反应,氮气在阴极上放电,与氢离子结合生成氨气,电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3,故答案为:N2+6H++6e-=2NH3.
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