Question

【题目】合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。

(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，研究表明金属催化剂可加速氨气的合成。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化合成氨气时，氢气的初始速率(mmol min-1)。

催化剂	Ru	Rh	Ni	Pt	Pd	Fe
初始速率	7.9	4.0	3.0	2.2	1.8	0.5

①不同催化剂存在下，合成氨气反应的活化能最大的是_______ (填写催化剂的化学式)。

②某研究小组进一步探究催化剂对合成氨气的影响。将N2和H2以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NH3含量，如下图，从而确定温度对催化剂的影响。a点___ (填“是”或“不是”)对应温度下氨气平衡时的百分含量，说明其理由___。

(2)氨气的分解反应2NH3N2+3H2 △H＜0，，在实际生产中往刚性容器中同时通入氨气和水蒸气，测得容器总压和氨气转化率随时间变化结果如图所示。

①平衡时，p(H2O)= ___kPa，平衡常数Kp=_____KPa2(Kp为以分压表示的平衡常数)。

②反应速率v=v正-v逆=K正p2(NH3)-K逆p(N2)p3(H2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。计算a处的=__。

(3)液氨中，2NH3(l)NH2-+NH4+，用Pt电极对液氨进行电解也可产生H2和N2。阴极的电极反应______。

(4)在室温下用氨水吸收SO2。将含SO2的烟气通入该氨水中，当溶液显中性时，溶液中的=____。(已知25℃，Kb(NH3H2O)=1.810-5；Ka1(H2SO3)=.310-2，Ka2(H2SO3)=6.210-8)

Answer 1

【答案】Fe 不是 该反应是放热反应，根据线Ⅱ可知，a点对应温度下的氨气的平衡体积分数会更高 80 168.75 8100 2NH3+2e-=H2+2NH2-或2NH4++2e-=H2↑+2NH3 0.62

【解析】

(1)①反应的活化能越高，则反应中活化分子数越少，反应速率越慢，则合成氨气反应的速率最慢的反应中，合成氨气反应的活化能最大，即当Fe作催化剂时活化能最大，

故答案为：Fe；

②该反应是放热反应，根据线Ⅱ可知，a点对应温度下的氨气的平衡体积分数会更高，a点不是对应温度下氨气平衡时的百分含量；

(2) ①反应开始总压强为100，反应达到平衡时增大为110，增大了10，说明氨气反应了10，由于氨气的转化率为50%，因此反应开始时氨气的含量为=20%，故水蒸气占80%；p(H2O)=80kPa；根据上述分析可知:平衡时n(NH3)=20-10=10，n(N2)=5，n(H2)=15，则根据平衡常数的含义，物质的量的比等于气体的压强比，因此用平衡分压表示的平衡常数Kp==168.75；

②可逆反应2NH3N2+3H2达到平衡时，正反应速率与逆反应速率相等，此时氨气为10，氮气为5，氢气为15，v=v正-v逆=K正p2(NH3)-K逆p(N2)p3(H2)，===168.75，在a点时压强为108，则说明此时氨气、氮气、氢气分别为12、4、12，所以====8100；

(3)阴极上氨气或铵根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2NH3+2e-=H2+2NH2- 或2NH4++2e-=H2↑+2NH3；

(4)将含SO2的烟气通入该氨水中，当溶液显中性时，c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，Ka2(H2SO3)=，==。