题目内容

15．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/℃27200025400450
K3.84×10-310.15×1080.5070.152
①分析数据可知：大气固氮反应属于吸热（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K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）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，如图所示的图示中，正确的是A（填“A”或“B”）；比较р1、р2的大小关系р2＞р1．

（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N2+6e-+6H+=2NH3．
（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=+1530kJ•mol-1．
已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1
2H2（g）+O2（g）?2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1．

分析 （1）①温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移；
②K值很小，转化率很小；
③合成氨反应中，在500℃左右催化剂活性最高；
（2）合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率减小；增大压强平衡正向移动，转化率增大；
（3）氮气在阴极得电子生成氨气；
（4）已知：①N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1，
②2H2（g）+O2（g）?2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1，
由盖斯定律：①×2-②×3得2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g），据此分析．

解答 解：（1）①由表格数据可知，温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移，则正反应方向为吸热反应，故答案为：吸热；
②由表格数据可知，2000℃时，K=0.1，K值很小，则转化率很小，不适合大规模生产，所以人类不适合大规模模拟大气固氮，
故答案为：K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产；
③合成氨反应中，反应温度越高，反应速率越快，但是该反应为放热反应，温度高转化率会降低，而且在500℃左右催化剂活性最高，所以从催化剂活性等综合因素考虑选择500℃左右合适；
故答案为：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）合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率减小，所以图A正确，B错误；该反应正方向为体积减小的方向，增大压强平衡正向移动，转化率增大，р2的转化率大，则р2大；
故答案为：A；р2＞р1；
（3）电解池中氮气在阴极得电子生成氨气，其电极方程式为：N2+6e-+6H+=2NH3，故答案为：N2+6e-+6H+=2NH3；
（4）已知：①N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1，
②2H2（g）+O2（g）?2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1，
由盖斯定律：①×2-②×3得2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g），△H=（-92.4kJ•mol-1）×2-（-571.6kJ•mol-1）×3=+1530 kJ•mol-1；
故答案为：+1530kJ•mol-1．

点评 本题考查了平衡常数的应用、合成氨反应的条件选择、影响化学平衡的因素、电解原理的应用、盖斯定律的应用等，题目难度中等，侧重于基础知识的综合应用考查，注意把握K与温度的关系以及影响化学平衡的因素．

练习册系列答案
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B．反应达平衡后，CO的反应速率保持不变
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3．下列电离方程式书写正确的是（　　）
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10．下表是周期表中的一部分，根据A-I在周期表中的位置，用元素符号或化学式回答下列问题：
族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
1A
2DEGI
3BCFH
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选项XY
AMgSO4CuSO4
BAgNO3KNO3
CFeSO4Al2（SO4）3
DCuSO4AgNO3
A．AB．BC．CD．D
2．脱硝通常指将烟气中的氮氧化物（NOx）转化为无害的物质．
（1）选择性催化还原技术（SCR）是目前最成熟的烟气脱硝技术，即在金属催化剂作用下，用还原剂（如NH3）选择性地与NOx反应生成N2和H2O．
①已知：
4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H=-905.5kJ•mol-1
N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol-1
完成该方法中主要反应的热化学方程式：
4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）?4N2（g）+6H2O（g）△H=-1625.5kJ/mol．
②该方法应控制反应温度在315～400℃之间，反应温度不宜过低也不宜过高的原因是温度过低，反应速率小，温度过高，使脱硝的主要反应的平衡向逆方向移动，脱硝率降低．
③氨氮比[$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$]会直接影响该方法的脱硝率．350℃时，只改变氨气的投放量，反应物X的转化率与氨氮比的关系如图1所示，则X是NH3（填化学式）．氨氮比由0.5增加到1.0时，脱硝主要反应的平衡将向正反应方向移动．当$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$＞1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是过量氨气与氧气反应生成NO．
（2）直接电解吸收也是脱硝的一种方法．用6%的稀硝酸吸收NOx生成亚硝酸，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸．电解装置如图2所示．
①图2中b应连接电源的负极（填“正极”或“负极”）．
②将石墨电极设置成颗粒状的目的是增大吸收液与电极的接触面积，提高电解反应的效率．
③阳极的电极反应式为H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+．

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