Question

合成氨工业生产条件：催化剂：铁触媒，温度：400～500℃，压强：30～50MPa．每生成0.1molNH₃放热4.61kJ．
请回答：
（1）工业合成氨反应的热化学方程式______

Answer 1

【答案】分析：（1）由外界条件对化学平衡以及化学反应速率的影响分析；
（2）根据化合价代数和为0以及反应的化学方程式计算；
（3）硝酸具有强氧化性，能将铁氧化为三价铁；
（4）N₂在正极发生还原反应生成NH₄⁺，以此书写电极反应式．
解答：解：（1）每生成0.1molNH₃放热4.61kJ，则反应的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，升高温度虽然不利于平衡向正反应方向移动，但能增大反应速率，缩短达到平衡的时间，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol；提高反应速率，缩短达到平衡的时间；
（2）铁触媒中n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=1：1，根据化合物化合价代数和为0可知，n（Fe）：n（O）=2：2.5=4：5，
n（Fe₂O₃）==1.5mol，
当n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=1：2时活性最高，
则应生成1molFeO，
2Fe₂O₃+C=4FeO+CO₂↑，
     12g  4mol
     m    1mol
m=3g，
故答案为：4：5；3；
（3）硝酸具有强氧化性，硝酸会氧化其中可能存在的二价铁，只能判断样品溶解于硝酸后中存在三价铁而不能确定原样品中铁元素的价态，所以加入硝酸溶解不合理，应加入非氧化性酸溶解铁触媒，
故答案为：不合理；由于硝酸会氧化其中可能存在的二价铁，结果只能判断样品溶解于硝酸后中存在三价铁而不能确定原样品中铁元素的价态；
（4）N₂在正极发生还原反应生成NH₄⁺，电极反应式为N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，故答案为：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．
点评：本题考查氨的合成，题目难度中等，本题易错点为（2），注意把握计算的角度，答题时仔细体会．