题目内容
科学家一直致力研究常温、常压下“人工围氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3 h）:
| T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
| NH3生成量/（10-6mol） | 4．8 | 5．9 | 6．0 | 2．0 |
相应的热化学方程式如下：
N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+
O2(g) ΔH=+765.2kJ·mol-1
回答下列问题：
（1）请在答题卡的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程
中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提
高其反应速率且增大NH3生成量的建议： 。
（3）工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N2(g)和1.60 mol H2(g),.反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数（NH2的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为
。计算
①该条件下N2的平衡转化率；
②该条件下反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数。
（1）画图略
（2）升高温度，增大反应物N2的浓度，不断移出生成物脱离反应体系。
（3）①该条件下N2的平衡转化率：66.7%
②该条件下反应2NH3(g) ==== N2(g) +3H2(g)的平衡常数为0.005
解析:
（1）要点：
1.催化剂可降低反应的活化能，但对这各反应前后能量变化并不产生任何影响。
2.该反应为吸热反应，所以反应物的总能量要低于生成物的总能量。
（2）该反应正反应是吸热反应，升高温度，使化学平衡向正反应方向移动，从而增大NH3生成量，升高温度也能提高反应速率；增大反应N2浓度，加快反应速率，并使化学平衡向右移动；不断移出生成物脱离反应体系，使平衡向右移动，增大NH3生成量。
（3）由三行式法计算可知，起始时，c(N2)=0.3mol/l.平衡时，c(N2)=0.1mol/l；c(H2)=0.2mol/l; c(NH3)=0.4mol/l 。
①所以N2的平衡转化率=(0.3-0.1)/0.3*100%=66.7%
②反应2NH3(g) ==== N2(g) +3H2(g)的平衡常数K= c(N2)* c(H2)^3/ c(NH3)^2=0.005
2NH3(g)+92.4 kJ/mol
2H+，则阴极的电极反应为：_____________。
(7分) 科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
⑴目前合成氨的技术原理为：
该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是： 。（填“增大”、“减小”或“不变”）。
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.1 mol，H2为0.3 mol，NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为 。
③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是 。
A．向容器中按原比例再充入原料气 B．向容器中再充入惰性气体
C．改变反应的催化剂 D．液化生成物分离出氨
⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为 。
⑶根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常 压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：
进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：
|
T/K |
303 |
313 |
323 |
|
NH3生成量/（10－6mol） |
4.8 |
5.9 |
6.0 |
①合成反应的a_ 0。（填“大于”、“小于”或“等于”）
②已知
则
（14分）
科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
⑴目前合成氨的技术原理为：
该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是： 。（填“增大”、“减小”或“不变”）。
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.1 mol，H2为0.3 mol，NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为 。
③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是 。
A．向容器中按原比例再充入原料气
B．向容器中再充入惰性气体
C．改变反应的催化剂
D．液化生成物分离出氨
⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为 。
⑶根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常 压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：
进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：
|
T/K |
303 |
313 |
323 |
|
NH3生成量/（10－6mol） |
4.8 |
5.9 |
6.0 |
①此合成反应的a_ 0。（填“大于”、“小于”或“等于”）
②已知
⑷ NH4Cl溶液呈酸性，这是由于NH
水解的缘故。则NH4Cl在重水（D2O）中水解的离子方程式是
。