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(bào)道：在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH3。進(jìn)一步研究NH3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、N2壓力1.0×105 Pa、反應(yīng)時(shí)間3 h)：

相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

N2(g)＋3H2O(l)===2NH3(g)＋O2(g)

ΔH＝765.2 kJ·mol－1

回答下列問題：

(1)請(qǐng)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，并進(jìn)行必要標(biāo)注。

(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(qǐng)?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH3的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為。計(jì)算：

①該條件下N2的平衡轉(zhuǎn)化率；

②該條件下反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常數(shù)。

下表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在不同溫度和壓強(qiáng)下，平衡混合物中NH3含量的變化情況。達(dá)到平衡時(shí)平衡混合物中NH3的含量(體積分?jǐn)?shù))[入料V(N2)∶V(H2)＝1∶3]

(1)比較200℃和300℃時(shí)的數(shù)據(jù)，可判斷升高溫度，平衡向____________方向移動(dòng)，正反應(yīng)方向?yàn)開_______(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(2)根據(jù)平衡移動(dòng)原理，合成氨適宜的條件是________。

A．高溫高壓      B．高溫低壓       C．低溫高壓     D．低溫低壓

(3)計(jì)算500℃，30 MPa時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率________。

(4)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)合成氨時(shí)，考慮濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，還采取了一些措施。請(qǐng)寫出其中的一個(gè)措施：________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

在容積相同的密閉容器中，分別充入等量的氮?dú)夂蜌錃�，在不同溫度下發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，并分別在不同的時(shí)間內(nèi)測(cè)定其中NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(y軸所表示的)，繪成圖象如圖所示，請(qǐng)回答：

(1)A、B、C、D、E五點(diǎn)中，肯定未達(dá)平衡的點(diǎn)是

________________________________________________________________________。

(2)此可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是__________熱反應(yīng)。

(3)AC曲線是增函數(shù)曲線，CE曲線是減函數(shù)曲線，試從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的角度分析，并說明理由

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

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根據(jù)碰撞理論，分子在發(fā)生反應(yīng)時(shí)必須要進(jìn)行有效碰撞。那些具有足夠高能量，能發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子，要使普通分子成為活化分子所需最小能量稱為活化能(Ea)。一定溫度下氣體分子中的活化分子百分?jǐn)?shù)是一定的，而催化劑可以改變活化能的大小。如圖表示298.15 K時(shí)，N2、H2與NH3的平均能量與合成氨反應(yīng)的活化能的曲線圖，據(jù)圖回答：

(1)若反應(yīng)中生成2 mol氨，則反應(yīng)________(填“吸熱”或“放熱”)________kJ。

(2)在圖中曲線________(填“a”或“b”)表示加入鐵觸媒的能量變化曲線，鐵觸媒能加快反應(yīng)速率的原理是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)目前合成氨工業(yè)廣泛采用的反應(yīng)條件500℃、20 MPa～50 MPa、鐵觸媒，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率不超過50%，工業(yè)上為了進(jìn)一步提高氨氣產(chǎn)率，你認(rèn)為下列措施最經(jīng)濟(jì)可行的是

________________________________________________________________________。

A．降低反應(yīng)溫度，讓反應(yīng)向著有利于氨氣生成的方向進(jìn)行

B．升高溫度，讓更多的分子變成活化分子

C．尋求能在更低的溫度下有很強(qiáng)催化活性的新型催化劑

D．尋求新型耐高壓材料，將壓強(qiáng)增大一倍

在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化成SO3：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol－1。(已知制SO3過程中催化劑是V2O5，它在400℃～500℃時(shí)催化效果最好)

下表為不同溫度和壓強(qiáng)下SO2的轉(zhuǎn)化率(%)：

(1)根據(jù)化學(xué)理論綜合分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為三氧化硫，可控制的條件是________________________________________________________________________。

(2)實(shí)際生產(chǎn)中，選定400℃～500℃作為操作溫度，其原因是

________________________________________________________________________。

實(shí)際生產(chǎn)中，采用的壓強(qiáng)為常壓，其原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)尾氣中有SO2，必須回收是為了

________________________________________________________________________。

對(duì)于合成氨的反應(yīng)，使用催化劑和施加高壓，下列敘述中，正確的是(　　)

A．都能提高反應(yīng)速率，都對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)無影響

B．都對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響，都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間

C．都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響

D．催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而壓強(qiáng)無此作用

在一定條件下，合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為25%。若反應(yīng)前后壓強(qiáng)不變，則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積的比值為(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　

A．1∶5           B．1∶4            C．1∶3           D．1∶2

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的平衡體系中，當(dāng)分離出NH3時(shí)，下列說法正確的是(　　)

A.改變條件后速率—時(shí)間圖象如右圖：

B．此過程中Q>K

C．平衡體系中NH3的含量增大

D．N2的轉(zhuǎn)化率增大

在合成氨時(shí)，要使氨的產(chǎn)率增大，又要使化學(xué)反應(yīng)速率增大，可以采取的措施有(　　)

①增大體積使壓強(qiáng)減小�、跍p小體積使壓強(qiáng)增大�、凵�高溫度�、芙档蜏囟取、莺銣睾闳�，再充入等量的N2和H2

⑥恒溫恒壓，再充入等量的N2和H2�、呒皶r(shí)分離產(chǎn)生的NH3　⑧使用正催化劑

A．②④⑤⑦        B．②③④⑤⑦⑧         C．②⑤          D．②③⑤⑧

關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　)

A．在動(dòng)力、設(shè)備、材料允許的情況下，反應(yīng)盡可能在高壓下進(jìn)行

B．溫度越高越有利于工業(yè)合成氨

C．在工業(yè)合成氨中N2、H2的循環(huán)利用可提高其利用率，降低成本

D．及時(shí)從反應(yīng)體系中分離出氨氣有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)