问题标题:
科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究.(1)目前合成氨的技术原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,该反应的能量变化如图所示.①在反应体系中加入催化剂,反应速率增
问题描述:
科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究.(1)目前合成氨的技术原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,该反应的能量变化如图所示.
①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是:___.(填“增大”、“减小”或“不变”).
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),5分钟后达到平衡,测得N2为0.2mol,H2为0.6mol,NH3为0.2mol.氮气的平均反应速率v(N2)=___,H2的转化率为___,该反应在此温度下的化学平衡常数为___.(后两空保留小数点后一位)
③欲提高②容器中H2的转化率,下列措施可行的是___.
A.向容器中按原比例再充入原料气
B.向容器中再充入惰性气体
C.改变反应的催化剂
D.液化生成物分离出氨
(2)1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传导H+),从而实现了高转化率的电解法合成氨.其实验装置如图所示.阴极的电极反应式为___.
(3)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g)△H=akJ/mol
进一步研究NH3生成量与温度关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下:
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
蔡智回答:
(1)①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,降低了反应的活化能,依据图示方向可知E2减小,故答案为:减小;
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)5分钟后达到平衡,测得N2为0.2mol,H2为0.6mol,NH3为0.2mol.
依据化学平衡的三段式列式计算:起始量=平衡量+变化量
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始量(mmol)0.3 0.9 0
变化量(mol) 0.1 0.3 0.2
平衡量(mol)0.2 0.6 0.2
氮气的平均反应速率v(N2)=0.1mol2L5min
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