(2013?日照一模)人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程.
I.最近一些科學(xué)家研究采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H
+)實(shí)驗(yàn)氮的固定一電解法合成氨,大大提高了氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率.
總反應(yīng)式為:N
2(g)+3H
2(g)
2NH
3(g)
則在電解法合成氨的過程中,應(yīng)將H
2不斷地通入
陽
陽
極(填“陰”或“陽”);向另一電極通入N
2,該電極的反應(yīng)式為
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
.
II.據(jù)報道,在一定條件下,N
2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),主要產(chǎn)物為NH
3,相應(yīng)的反應(yīng)方程式為:2N
2(g)+6H
2O(g)═4NH
3(g)+3O
2(g),△H=Q.
(1)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為
c4(NH3)?c3(O2) |
c2(N2)?c6(H2O) |
c4(NH3)?c3(O2) |
c2(N2)?c6(H2O) |
.
(2)取五份等體積N
2和H
2O的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入體積相同的恒玉密閉容器中,在溫度不相同的情況下發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)相同時間后,測得氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)φ(N
2)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖(1)所示,則上述反應(yīng)的Q
>
>
0(填“>”、“<”或“=”).
(3)若上述反應(yīng)在有人化劑的情況下發(fā)生,則如圖(2)所示的a、b、c、d四條曲線中,能表示反應(yīng)體系能量變化的是
d
d
(選填字母代號),圖(2)中△H的絕對值為1530kJ?mol
-1.
III.目前工業(yè)合成氨的原理是:N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g)△H=-93.0kJ?mol
-1.
回答下列問題:
(1)結(jié)合II中的數(shù)據(jù),則:2H
2(g)+O
2(g)=2H
2O(g)的△H=
-570kJ?mol-1
-570kJ?mol-1
.
(2)在一定溫度下,將1mol N
2和3mol H
2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時,測得氣體總物質(zhì)的量為2.8mol.
①達(dá)平衡時,H
2的轉(zhuǎn)化率α
1=
60%
60%
.
②在相同條件下,若起始時只將NH
3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時NH
3的轉(zhuǎn)化率為α
2,當(dāng)α
1+α
2=1時,則起始時NH
3的物質(zhì)的量n(NH
3)
2
2
mol.