题目内容

【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:人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__________。

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(р1、р2)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р1、р2的大小关系_______。

(3)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(1)4NH3(g)+3O2(g),则其反应热ΔH=___________________。

(已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol-1

2H2(g) +O2(g)2H2O(l) △H=-571.6kJ·mol-1 )

【答案】(1)①吸热;②K值小,正向进行的程度小(或转化率低),不适合大规模生产;③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

(2)A;р2>р1

(3)+1530 kJ·mol-1

【解析】试题分析:(1)①大气固氮中,K随温度的升高而增大,表明升高温度,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应;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工业固氮选择500℃左右,因为考虑到催化剂的活性和生产成本;

(2)根据工业固氮的K随温度变化,该反应为放热过程,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p2>p1;

(3)根据已知条件:①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol-1;②2H2(g) +O2(g)2H2O(l) △H=-571.6kJ·mol-1,将①X2- ②X3得到2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g),根据盖斯定律有:△H ="+1530kJ/mo" 1.

练习册系列答案
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(已知Ksp[Co(OH)2]=6.0×10-15,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15)

(3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂,且不会造成二次污染。

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①上述氧化过程中,发生反应的离子方程式是: _________________________,

在实际生产中一般控制反应温度30℃以下,其原因是:

________________________________________________________。

②反应③加入浓KOH溶液可析出高铁酸钾(K2FeO4),这说明________________。

③某温度下,将Cl2通入NaOH溶液中,反应后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液, 经测定ClO-与ClO3-离子的物质的量之比是1:2,则Cl2与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为______________。

(4)工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如下图所示:阳极的电极反应式为___________________;其中可循环使用的物质____________。

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