Question

【题目】（1）在1800K时，2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H= -354.2kJ/mol；

3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) H= -550.9kJ/mol

则反应：2Fe3O4(s)+1/2O2(g) === 3Fe2O3(s)的H =_____ kJ·mol1，四氧化三铁在充满氧气的集气瓶中反应生成Fe2O3_____(填“能”或“不能”)自发进行。

（2）2018年是合成氨工业先驱哈伯（PHaber）获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为：1/2N2（g）+3/2H2（g） NH3（g） △H(298K)= - 46.2KJmol-1,在Fe催化剂作用下的反应历程如下（*表示吸附态）

化学吸附：N2（g）→2N*；H2（g）→2H*；

表面反应：N*+ H* NH*；NH*+ H* NH2*；NH2* + H*NH3*

脱附：NH3* NH3（g）

其中， N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 请回答：

①利于提高合成氨平衡产率的条件有__________。

A．低温 　　B.高温 　　 C.低压 　 D.高压 　E.催化剂

②实际生产中，常用Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0 ×105Pa，原料中N2和H2物质的量之比为1：2.8。

分析说明原料气中N2过量的两个理由_________；_____________。

③关于合成氨工艺的下列理解，正确的是_______。

A.合成氨反应在不同温度下的△H和△S都小于零

B.当温度、压强一定时，在原料气（N2和H2的比例不变）中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率

C.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行

D.分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发

Answer 1

【答案】+39.2 不能 AD 原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率 N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ACD

【解析】

（1）依据盖斯定律计算反应H；依据H—TS判断反应能否自发进行；

（2）①合成氨反应为气体体积减小的放热反应；

②加过量氮气，平衡正向移动；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤；

③A、合成氨反应为气体体积减小的放热反应；

B、恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压；

C、不断将氨气液化，生成物浓度降低；

D、CH4、CO等易燃易爆气体，可能会与催化剂反应。

（1）将已知反应依次编号，由盖斯定律①×3—②×2得2Fe3O4(s)+1/2O2(g) === 3Fe2O3(s)，则H=（-354.2kJ/mol）×3—（-550.9kJ/mol）×2=+39.2 kJ/mol；因该反应H＞0，S＜0，则H—TS＞0，该反应不能自发进行，故答案为：+39.2；不能；

（2）①合成氨反应为气体体积减小的放热反应，由勒夏特列原理可知，低温和高压，平衡正向移动，有利于提高合成氨平衡产率，故答案为：AD；

②加过量氮气，平衡正向移动，有利于提高H2的转化率以及氨气的产率；根据题干“N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率”可知，N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率，故答案为：原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率；

③A、合成氨反应为气体体积减小的放热反应，在不同温度下H＜0，S＜0，正确；

B、恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，错误；

C、不断将氨气液化，生成物浓度降低，有利于平衡正向移动，正确；

D、通过天然气和水蒸气转化制得的H2，由于含有CH4、CO等易燃易爆气体，容易出现安全隐患，此外CH4、CO可能会与催化剂反应，造成催化剂活性降低，所以必须经过净化处理，正确；

故选ACD，故答案为：ACD。