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：现代工业生产不采用“大气固氮”原理的原因：_______。

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（P1、P2）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P1、P2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(l)4NH3(g)+3O2(g)，则其反应热△H=________。（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】 吸热 K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产 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 P2＞P1 N2+6e－+6H+=2NH3 +1530kJ·mol－1

【解析】（1）①通过K随温度的变化判断，大气固氮中，K随温度升高而增大，表明升温平衡正向移动，大气固氮为吸热反应；②27℃时K值太小，化学反应进行的程度小，不适合大规模生产；③人工固氮选择500℃左右，因为考虑到催化剂的活性和生产成本；

（2）分析工业固氮的K随温度变化，确定为放热过程，所以A图正确，正反应为气体体积减小的反应，所以压强大N2的转化率高，所以р2＞р1；

（3）利用电化学反应制取氨气，通入的氮气发生还原反应，且介质为酸性，从而写出电极反应式： N2+6e－+6H+=2NH3 ；

（4）2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)可以由反应①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=－92.4kJ·mol－1；②2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) △H=－571.6kJ·mol－1）

[①×2-②×3]得到，根据盖斯定律确定其ΔH＝+1530kJ·mol－1.