Question

【题目】氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题．
（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

反应	大气固氮 N2 (g)+O2 (g)2NO(g)		工业固氮 N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)
温度/℃	27	2000	25	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	0.507	0.152

①分析数据可知：大气固氮反应属于 （填“吸热”或“放热”）反应。
②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因 。
③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因 。
（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强（р1、р2）下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是 （填“A”或“B”）；比较р1、р2的大小关系 。

（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如C所示，阴极的电极反应式是 。

（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)，则其反应热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吸热；②K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产；③从反应速率角度考虑，高温更好，但从催化剂活性等综合因素考虑选择500℃左右合适；A；р2＞р1；N2+6e-+6H+2NH3；+1530 kJ·mol－1
【解析】（1）①由表格数据可知，温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移，则正反应方向为吸热反应，所以答案是：吸热；②由表格数据可知，2000℃时，K=0.1，K值很小，则转化率很小，不适合大规模生产，所以人类不适合大规模模拟大气固氮，所以答案是：K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产；③合成氨反应中，反应温度越高，反应速率越快，但是该反应为放热反应，温度高转化率会降低，而且在500℃左右催化剂活性最高，所以从催化剂活性等综合因素考虑选择500℃左右合适；所以答案是：从反应速率角度考虑，高温更好，但从催化剂活性等综合因素考虑选择500℃左右合适；
（2）合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率减小，所以图A正确，B错误；该反应正方向为体积减小的方向，增大压强平衡正向移动，转化率增大，р2的转化率大，则р2大；
所以答案是：A；р2＞р1；
（3）电解池中氮气在阴极得电子生成氨气，其电极方程式为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 ， 由盖斯定律：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 ．
【考点精析】掌握反应热和焓变和化学平衡常数的含义是解答本题的根本，需要知道在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热；指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度不变的状态．