科學(xué)家一直致力研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法.曾有實(shí)驗(yàn)報(bào)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,反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:N
2(g)+3H
2O(l)?2NH
3(g)+O
2(g).回答下列問題:
(1)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
5Pa、反應(yīng)時(shí)間3h),則該反應(yīng)的正反應(yīng)為
吸熱
吸熱
反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)
T/K |
303 |
313 |
323 |
NH3生成量/(10-6mol) |
4.8 |
5.9 |
6.0 |
(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NH
3生成量的建議:
升高溫度、增大N2的濃度
升高溫度、增大N2的濃度
.
(3)合成氨工業(yè)中原料氣N
2可從空氣中分離得到,H
2可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得.甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)反應(yīng)方程式為:CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g).部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下:
H
2(g):△H=-285.8kJ?mol
-1;
CO(g):△H=-283.0kJ?mol
-1;
CH
4(g):△H=-890.3kJ?mol
-1.
已知1mol H
2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H
2O(l)時(shí)放出44.0kJ熱量.寫出CH
4和H
2O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1 kJ?mol-1
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1 kJ?mol-1
.
(4)有人設(shè)想尋求適合的催化劑和電極材料,以N
2、H
2為電極反應(yīng)物,以HCl--NH
4Cl為電解質(zhì)溶液制成新型燃料電池,請寫出該電極的正極反應(yīng)式
N2+8H++6e-=2NH4+
N2+8H++6e-=2NH4+
.
(5)生成的NH
3可用于制銨態(tài)氮肥,如(NH
4)
2SO
4、NH
4Cl,這些肥料顯
酸
酸
性,原因是(用離子方程式表示)
NH
4++H
2O
![](http://thumb.zyjl.cn/pic3/upload/images/201308/77/a96ade9f.png)
NH
3H
2O+H
+NH
4++H
2O
![](http://thumb.zyjl.cn/pic3/upload/images/201308/77/a96ade9f.png)
NH
3H
2O+H
+,使用時(shí)避免與
堿性
堿性
物質(zhì)合施.