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)報道:在常溫、常壓、光照條件下,N
2在催化劑(摻有少量Fe
2O
3的TiO
2)表面與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH
3.進(jìn)一步研究NH
3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、N
2壓力1.0×10
5 Pa、反應(yīng)時間3h):
T/K |
303 |
313 |
323 |
353 |
NH3生成量/(10-6 mol) |
4.8 |
5.9 |
6.0 |
2.0 |
相應(yīng)的化學(xué)方程式:N
2(g)+3H
2O(l)?2NH
3(g)+
O
2(g)△H=+765.2kJ?mol
-1回答下列問題:
(1)該反應(yīng)在較低溫度下能否自發(fā)進(jìn)行?
;
(2)從323K到353K,氨氣的生成量減少的原因
;
(3)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1,并進(jìn)行必要標(biāo)注;
(4)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g).設(shè)在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N
2(g)和1.60mol H
2(g),反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時,NH
3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH
3的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為
.該條件下反應(yīng)2NH
3(g)?N
2(g)+3H
2(g)的平衡常數(shù)為
;
(5)利用N
2和H
2可以實(shí)驗(yàn)NH
3的工業(yè)合成,而氨又可以進(jìn)一步制備硝酸,在工業(yè)上一般可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn).請回答下列問題:
已知:N
2(g)+O
2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ?mol
-1N
2(g)+3H
2(g)═2NH
3(g)△H=-92.4kJ?mol
-12H
2(g)+O
2(g)═2H
2O(g)△H=-483.6kJ?mol
-1則氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為
;
(6)對反應(yīng)N
2O
4(g)?2NO
2(g),在溫度分別為T
1、T
2時,平衡體系中NO
2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖2所示.下列說法正確的是
;
A.A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率:A>C
B.B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對分子質(zhì)量:B<C
C.A、C兩點(diǎn)氣體的顏色:A深,C淺
D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法
(7)現(xiàn)以H
2、O
2、熔融鹽Na
2CO
3組成的燃料電池,采用電解法制備N
2O
5,裝置如圖3所示,其中Y為CO
2.寫出石墨I(xiàn)電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式
;在電解池中生成1molN
2O
5轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為
.