Question

【題目】氮的固定是幾百年來科學(xué)家一直研究的課題．
（1）下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值。

反應(yīng)	大氣固氮 N2 (g)+O2 (g)2NO(g)		工業(yè)固氮 N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)
溫度/℃	27	2000	25	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	0.507	0.152

①分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應(yīng)屬于 （填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。
②分析數(shù)據(jù)可知：人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因 。
③從平衡視角考慮，工業(yè)固氮應(yīng)該選擇常溫條件，但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇500℃左右的高溫，解釋其原因 。
（2）工業(yè)固氮反應(yīng)中，在其他條件相同時，分別測定N2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)（р1、р2）下隨溫度變化的曲線，下圖所示的圖示中，正確的是 （填“A”或“B”）；比較р1、р2的大小關(guān)系 。

（3）20世紀(jì)末，科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H+）為介質(zhì)，用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實(shí)現(xiàn)高溫常壓下的電化學(xué)合成氨，提高了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，其實(shí)驗簡圖如C所示，陰極的電極反應(yīng)式是 。

（4）近年，又有科學(xué)家提出在常溫、常壓、催化劑等條件下合成氨氣的新思路，反應(yīng)原理為：2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)，則其反應(yīng)熱ΔH＝ 。
（已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＝－92.4kJ·mol－1
2H2(g) +O2(g)2H2O(l) △H＝－571.6kJ·mol－1 ）

Answer 1

【答案】①吸熱；②K值小，正向進(jìn)行的程度�。ɑ蜣D(zhuǎn)化率低），不適合大規(guī)模生產(chǎn)；③從反應(yīng)速率角度考慮，高溫更好，但從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；A；р2＞р1；N2+6e-+6H+2NH3；+1530 kJ·mol－1
【解析】（1）①由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移，則正反應(yīng)方向為吸熱反應(yīng)，所以答案是：吸熱；②由表格數(shù)據(jù)可知，2000℃時，K=0.1，K值很小，則轉(zhuǎn)化率很小，不適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮，所以答案是：K值小，正向進(jìn)行的程度�。ɑ蜣D(zhuǎn)化率低），不適合大規(guī)模生產(chǎn)；③合成氨反應(yīng)中，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越快，但是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度高轉(zhuǎn)化率會降低，而且在500℃左右催化劑活性最高，所以從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；所以答案是：從反應(yīng)速率角度考慮，高溫更好，但從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；
（2）合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率減小，所以圖A正確，B錯誤；該反應(yīng)正方向為體積減小的方向，增大壓強(qiáng)平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大，р2的轉(zhuǎn)化率大，則р2大；
所以答案是：A；р2＞р1；
（3）電解池中氮?dú)庠陉帢O得電子生成氨氣，其電極方程式為N2+6e﹣+6H+=2NH3 ， 所以答案是：N2+6e﹣+6H+=2NH3；
（4）已知：①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92.4kJmol﹣1 ， ②2H2（g）+O2（g）2H2O（l）△H=﹣571.6kJmol﹣1 ， 由蓋斯定律：①×2﹣②×3得2N2（g）+6H2O（l）4NH3（g）+3O2（g），△H=（﹣92.4kJmol﹣1）×2﹣（﹣571.6kJmol﹣1）×3=+1530 kJmol﹣1；所以答案是：+1530 kJmol﹣1 ．
【考點(diǎn)精析】掌握反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡常數(shù)的含義是解答本題的根本，需要知道在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變的狀態(tài)．