Question

【題目】氮的固定是幾百年來科學家一直研究的課題．
（1）下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值。

反應	大氣固氮 N2 (g)+O2 (g)2NO(g)		工業(yè)固氮 N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)
溫度/℃	27	2000	25	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	0.507	0.152

①分析數據可知：大氣固氮反應屬于 （填“吸熱”或“放熱”）反應。
②分析數據可知：人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因 。
③從平衡視角考慮，工業(yè)固氮應該選擇常溫條件，但實際工業(yè)生產卻選擇500℃左右的高溫，解釋其原因 。
（2）工業(yè)固氮反應中，在其他條件相同時，分別測定N2的平衡轉化率在不同壓強（р1、р2）下隨溫度變化的曲線，下圖所示的圖示中，正確的是 （填“A”或“B”）；比較р1、р2的大小關系 。

（3）20世紀末，科學家采用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H+）為介質，用吸附在它內外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實現高溫常壓下的電化學合成氨，提高了反應物的轉化率，其實驗簡圖如C所示，陰極的電極反應式是 。

（4）近年，又有科學家提出在常溫、常壓、催化劑等條件下合成氨氣的新思路，反應原理為：2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)，則其反應熱ΔH＝ 。
（已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＝－92.4kJ·mol－1
2H2(g) +O2(g)2H2O(l) △H＝－571.6kJ·mol－1 ）

Answer 1

【答案】①吸熱；②K值小，正向進行的程度�。ɑ蜣D化率低），不適合大規(guī)模生產；③從反應速率角度考慮，高溫更好，但從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；A；р2＞р1；N2+6e-+6H+2NH3；+1530 kJ·mol－1
【解析】（1）①由表格數據可知，溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移，則正反應方向為吸熱反應，所以答案是：吸熱；②由表格數據可知，2000℃時，K=0.1，K值很小，則轉化率很小，不適合大規(guī)模生產，所以人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮，所以答案是：K值小，正向進行的程度小（或轉化率低），不適合大規(guī)模生產；③合成氨反應中，反應溫度越高，反應速率越快，但是該反應為放熱反應，溫度高轉化率會降低，而且在500℃左右催化劑活性最高，所以從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；所以答案是：從反應速率角度考慮，高溫更好，但從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；
（2）合成氨反應為放熱反應，升高溫度，轉化率減小，所以圖A正確，B錯誤；該反應正方向為體積減小的方向，增大壓強平衡正向移動，轉化率增大，р2的轉化率大，則р2大；
所以答案是：A；р2＞р1；
（3）電解池中氮氣在陰極得電子生成氨氣，其電極方程式為N2+6e﹣+6H+=2NH3 ， 所以答案是：N2+6e﹣+6H+=2NH3；
（4）已知：①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92.4kJmol﹣1 ， ②2H2（g）+O2（g）2H2O（l）△H=﹣571.6kJmol﹣1 ， 由蓋斯定律：①×2﹣②×3得2N2（g）+6H2O（l）4NH3（g）+3O2（g），△H=（﹣92.4kJmol﹣1）×2﹣（﹣571.6kJmol﹣1）×3=+1530 kJmol﹣1；所以答案是：+1530 kJmol﹣1 ．
【考點精析】掌握反應熱和焓變和化學平衡常數的含義是解答本題的根本，需要知道在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱；指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度不變的狀態(tài)．