科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的方法研究.
(1)目前合成氨的技術(shù)原理為:(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92.4kJ/molN2
該反應(yīng)的能量變化如圖1所示.
①在反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,E2的變化是:______.(填“增大”、“減小”或“不變”).
②將一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密閉容器中,在500℃、2×107Pa下達(dá)到平衡,測得N2為0.1mol,H2為0.3mol,NH3為0.1mol.該條件下H2的轉(zhuǎn)化率為______.
③欲提高②容器中H2的轉(zhuǎn)化率,下列措施可行的是______.
A.向容器中按原比例再充入原料氣
B.向容器中再充入惰性氣體
C.改變反應(yīng)的催化劑
D.液化生成物分離出氨
(2)1998年希臘亞里士多德大學(xué)的兩位科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳導(dǎo)H+),從而實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨.其實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示.陰極的電極反應(yīng)式為______.
(3)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道,在常溫、常 壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3和TiO2)表面與水發(fā)生下列反應(yīng):2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g);△H=a kJ/mol
進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度關(guān)系,常壓下達(dá)到平衡時(shí)測得部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
T/K303313323
NH3生成量/(10-6mol)4.85.96.0
①此合成反應(yīng)的a______0.(填“大于”、“小于”或“等于”)
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol
②已知
O2(g)+2H2(g)2H2O(l);△H=-571.6kJ/mol則2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g);△H=kJ/mol
(4)NH4Cl溶液呈酸性,這是由于N水解的緣故.則NH4Cl在重水(D2O)中水解的離子方程式是______.
【答案】分析:(1)①催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,增大反應(yīng)速率;
②根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算;
③根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理的有關(guān)知識(shí)來回答;
(2)電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng);
(3)①根據(jù)溫度對化學(xué)平衡移動(dòng)方向的影響來判斷反應(yīng)的吸放熱情況;
②根據(jù)蓋斯定律計(jì)算焓變;
(4)根據(jù)水解的實(shí)質(zhì)來書寫水解方程式.
解答:解:(1)①催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,增大反應(yīng)速率,而E1即為活化能,E2=E1+△H,所以E2會(huì)減小,
故答案為:減小;
②根據(jù)化學(xué)方程式:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
初始濃度;       0.6     0.45      0
變化濃度:0.5      0.15     0.1
平衡濃度:0.1        0.3      0.1
×100%≈33.3%,故答案為:33.3%;
③根據(jù)化學(xué)平衡:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),
A.向容器中按原比例再充入原料氣,則壓強(qiáng)增大,平衡向右移動(dòng),氫氣的轉(zhuǎn)化率增大,故A正確;
B.向容器中再充入惰性氣體,則各組分濃度不變,平衡不移動(dòng),氫氣的轉(zhuǎn)化率不變,故B錯(cuò)誤;
C.改變反應(yīng)的催化劑,不影響平衡的移動(dòng),氫氣的轉(zhuǎn)化率不變,故C錯(cuò)誤;
D.液化生成物分離出氨,平衡向右移動(dòng),氫氣的轉(zhuǎn)化率增大,故D正確;
故選AD.
(2)電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),在合成氨中,氮?dú)獾秒娮,所以陰極反應(yīng)為:N2+6H++6e-=2NH3,
故答案為:N2+6H++6e-=2NH3;
(3)①溫度對化學(xué)平衡移動(dòng)方向的影響是:溫度越高,氨氣的量越大,所以升高溫度,平衡向右進(jìn)行,反應(yīng)是吸熱反應(yīng),故答案為:大于;
②已知:a、N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol;
b、O2(g)+2H2(g)═2H2O(l);△H=-571.6kJ/mol,
則反應(yīng)2N2(g)+6H2O(l)═4NH3(g)+3O2(g)等于2a-3b;
所以△H=2×(-92.4kJ/mol)-3×(-571.6kJ/mol)=+1530.0kJ/mol,
故答案為:1530.0;
(4)NH4Cl在重水(D2O)中水解的實(shí)質(zhì)是銨根和中水中的OD-反應(yīng)的結(jié)果,離子方程式是NH4++D2O?NH3?HDO+D+,故答案為:NH4++D2O?NH3?HDO+D+
點(diǎn)評:本題考查學(xué)有關(guān)熱化學(xué)、電化學(xué)以及化學(xué)平衡移動(dòng)原理可計(jì)算知識(shí),考查角度廣,難度大.
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科目:高中化學(xué) 來源:廣東省高考真題 題型:填空題

科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實(shí)驗(yàn)道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā) 生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3。進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表(光照、N2壓力l.0×l05 Pa、反應(yīng)時(shí)間3h):

相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
回答下列問題:
(1)請畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖,并進(jìn)行必要標(biāo)注。
(2)與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比,該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議:_______________________。
(3)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為。設(shè)在容積為2.0 L的密 閉容器中充人0. 60 mol N2(g)和l.60 mol H2(g),反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí),NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH3的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為4/7。計(jì)算
①該條件下N2的平衡轉(zhuǎn)化率;
②該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)。 

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