题目内容


研究氮的固定具有重要意义。

(1)雷雨天气中发生自然固氮后,氮元素转化为________而存在于土壤中。处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应:   

2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)    △H      K  ①

已知:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)    H1=-92.4kJ·mol-1   K1  

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

则△H =________;K=___________(用K1 K2表示)。

(2)在四个容积为2L的密闭容器中,分别充入1mol N2、3mol H2O,在催化剂条件下进行反应①3h,实验数据见下表:

序号

第一组

第二组

第三组

第四组

t/℃

30

40

50

80

NH3生成量/(106mol)

4.8

5.9

6.0

2.0

下列能说明反应①达到平衡状态的是_____(填字母)。

a.NH3和O2的物质的量之比为4∶3   

b.反应混合物中各组份的质量分数不变

c.单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3 

d.容器内气体密度不变

若第三组反应3h后已达平衡,第三组N2的转化率为___________;第四组反应中以NH3表示的反应速率是__________________,与前三组相比,NH3生成量最小的原因可能是__________________________________________。

(3)美国化学家发明一种新型催化剂可以在常温下合成氨,将其附着在电池的正负极上实现氮的电化学固定,其装置示意图如下:

则开始阶段正极反应式为_____________;忽略电解过程中溶液体积变化,当电池中阴极区溶液pH = 7时,溶液中NH3·H2O的浓度为___________( Kb=2×10-5mol·L-1);当电池中阴极区呈红色时,溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________。


(1)硝酸盐或NO3-(合理答案即给分1分)+1530kJ· mol-1(2分)  K12/K23(2分)

(2)bd(2分)3×10-4%(2分)  3.33×107mol·(L·h)-1(2分)

催化剂在80℃活性减小,反应速率反而减慢(1分)

(3)N2+8H++6e-= 2NH(2分)5×10-3mol·L-1(2分)

c(NH)>c(Cl)>c(OH)>c(H+)(2分)


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