Question

【題目】合成氨是人工固氮最重要的途徑，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。

（1）工業(yè)上有利于提高合成氨產(chǎn)率的條件有___。

A.低溫 B.高溫 C.低壓 D.高壓 E.催化劑

（2）關(guān)于合成氨的說法，正確的是__。

A.合成氨反應(yīng)的ΔH和ΔS都小于零

B.控制在773K下反應(yīng)，目的是加快反應(yīng)速率和提高平衡轉(zhuǎn)化率

C.將NH3液化后移去，利于反應(yīng)速率提高和平衡正向移動

D.原料氣須經(jīng)過凈化處理，以防止催化劑中毒和事故發(fā)生

（3）若N2、H2的初始投入量分別為0.1mol、0.3mol，在恒容容器中反應(yīng)，平衡后混合物中氨的體積分數(shù)(ψ)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。

①比較p2、p3的大小：p2__p3（填“＞”“＜”或“＝”），其原因是__。

②比較平衡時A、B點對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率：VA(N2)__VB(N2)（填“＞”“＜”或“＝”）。

③若起始壓強為1×108Pa，則平衡時B點的壓強為___Pa。

（4）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，以H2O和N2為原料，熔融NaOH-KOH為電解質(zhì)，納米Fe2O3作催化劑，在250℃和常壓下可實現(xiàn)電化學(xué)合成氨，陰極區(qū)發(fā)生的變化可按兩步進行。已知第一步的反應(yīng)為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，則第二步的反應(yīng)方程式為___。

Answer 1

【答案】BDE AD ＞ 溫度相同時，增大壓強，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡混合物中氨的體積分數(shù)增大 ＜ 6×107 2Fe+3H2O+N2=2NH3+Fe2O3

【解析】

（1）工業(yè)上有利于提高合成氨產(chǎn)率的條件從有利于提高單位時間里氨氣的產(chǎn)量這個角度來考慮；

（2）A. 從合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式可以判斷ΔH和ΔS都小于零；

B. 從溫度對反應(yīng)速率和平衡的影響來判斷；

C. 從減少生存物氨氣的濃度對反應(yīng)速率和平衡的影響來判斷；

D. 從原料氣對于催化劑催化效能的影響以及會否引發(fā)事故的角度來判斷；

（3）①氨氣的體積分數(shù)不同的原因在壓強，通過相同溫度不同壓強下氨氣的體積分數(shù)大小，判斷平衡移動的方向，比較p2、p3的大��；

②平衡時A、B點對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率不同的原因主要是壓強、溫度，從壓強、溫度對反應(yīng)速率的影響來判斷；

③若N2、H2的初始投入量分別為0.1mol、0.3mol，在恒容容器中反應(yīng)，若起始壓強為1×108Pa，則計算平衡時B點的壓強，可通過壓強之比等于混合氣體總的物質(zhì)的量之比來計算，用三段式計算平衡時混合氣體總的物質(zhì)的量；

（4）陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，找出陰極總反應(yīng)，已知第一步的反應(yīng)為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，納米Fe2O3作催化劑，首先轉(zhuǎn)化為鐵，則第二步的反應(yīng)中要重新生成Fe，據(jù)此寫出第二步方程式；

（1）合成氨是氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，高壓有利于平衡右移，有利于提高產(chǎn)率，高溫雖然不利于氨的合成，但大大提高了合成氨的速率有利于提高產(chǎn)率，催化劑能極大地提高反應(yīng)的速率，也有利于提高產(chǎn)率；

答案為：BDE；

（2）

A.合成氨是氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，故合成氨反應(yīng)的ΔH和ΔS都小于零，說法正確；

B.在773K下反應(yīng)，目的是保證催化劑的活性加快反應(yīng)速率，不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，說法錯誤；

C.將NH3液化后移去，利于平衡正向移動，減少反應(yīng)速率，說法錯誤；

D.原料氣假如不凈化，有雜質(zhì)氣體，會引起催化劑中毒，假如含有毒氣體有可能發(fā)生安全事故，說法正確；

答案為：AD；

（3）①溫度相同時，增大壓強化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，故平衡混合物中氨的體積分數(shù)越大壓強越大，由圖知p2下氨的體積分數(shù)大于p3下氨的體積分數(shù)；則p2＞p3

答案為：＞；

p2＞p3的原因：溫度相同時增大壓強化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動來；

答案為：溫度相同時，增大壓強，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡混合物中氨的體積分數(shù)增大；

②溫度越大，壓強越大，反應(yīng)速率越大，p1>p2，由圖可知，B對應(yīng)的溫度、壓強大，則反應(yīng)速率大；

答案為：＜；

③若N2、H2的初始投入量分別為0.1mol、0.3mol，在恒容容器中反應(yīng)，若起始壓強為1×108Pa，

因為p始= 1×108Pa，所以p平= 6×107Pa；

答案為：6×107；

（4）陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，陰極總反應(yīng)可表示為：N2+6e-+6H2O=2NH3+6OH-，已知第一步的反應(yīng)為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，納米Fe2O3作催化劑，首先轉(zhuǎn)化為鐵，則第二步的反應(yīng)中要重新生成Fe，方程式為2Fe+3H2O+N2=2NH3+Fe2O3；

答案為：2Fe+3H2O+N2=2NH3+Fe2O3。