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氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30MPa时,合成氨平衡混合气体中NH3的体积分数如下:
|
温度/°C |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
|
氨含量/% |
89.9 |
71.0 |
47.0 |
26.4 |
13.8 |
请回答:
(1)根据表中数据,结合化学平衡移动原理,说明合成氨反应是放热反应的原因是 。
(2)根据-4,合成氨的热化学方程式是 。
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(3)在一定温度下,将2molN2和6molH2通入到体积为1L的密闭容器中,发生反应
N2+3H2
2NH3,2min达到平衡状态时,H2转化率是50%,则用H2表示该反应的平均速率v(H2)=
;该温度下的平衡常数K=
(用分数表示);俗使K增大,可以采取的措施是
。
(4)从化学平衡移动的角度分析,提高H2转化率可以采取的措施是 (选填序号字母)
a.及时分离出NH3 b.升高温度
c.增大压强 d.使用催化剂
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人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程。
I.最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实验氮的固定一电解法合成氨,大大提高了氮气和氢气的转化率。总反应式为:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入_________极(填“阴”或“阳”) ;向另一电极通入N2,该电极的反应式为__________________________。
II.据报道,在一定条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,主要产物为NH3,相应的反应方程式为:2N2(g)+6H2O(g)
4NH3(g)+3O2(g) △H=Q。
(1)上述反应的平衡常数表达式为_______________。
(2)取五份等体积N2和H2O的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入体积相同的恒容密闭容器中,在温度不相同的情况下发生反应,反应相同时间后,测得氮气的体积分数
与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述反应的Q________0(填“>”、“<”或“=”)。
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(3)若上述反应在有催化剂的情况下发生,则下图所示的a、b、c、d四条曲线中,能表示反应体系能量变化的是_______(选填字母代号),图中△H的绝对值为1530kJ·mol-1。
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III.目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H=-93.0kJ/mol。
回答下列问题:
(1)结合II中的数据,则O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)的△H=______________。
(2)在一定温度下,将1molN2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8mol。
①达平衡时,H2的转化率α1=______________。
②在相同条件下,若起始时只将NH3置于该容器中,达到平衡状态时NH3的转化率为α2,当α1+α2=1时,则起始时NH3的物质的量n(NH3)=_____________mol。
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