题目内容
科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法．曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3，反应的化学方程式如下：N2（g）+3H2O（l）?2NH3（g）+O2（g）．回答下列问题：（1）进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3h），则该反应的正反应为______反应（填“吸热”或“放热”）
| T/K | 303 | 313 | 323 |
| NH3生成量/（10-6mol） | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
（3）合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得．甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）．部分物质的燃烧热数据如下：
H2（g）：△H=-285.8kJ?mol-1；
CO（g）：△H=-283.0kJ?mol-1；
CH4（g）：△H=-890.3kJ?mol-1．
已知1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式______．
（4）有人设想寻求适合的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl--NH4Cl为电解质溶液制成新型燃料电池，请写出该电极的正极反应式______．
（5）生成的NH3可用于制铵态氮肥，如（NH4）2SO4、NH4Cl，这些肥料显______性，原因是（用离子方程式表示）______，使用时避免与______物质合施．
（2）根据影响化学反应速率以及平衡移动的因素分析；
（3）利用盖斯定力计算反应热；
（4）以N2、H2为电极反应物，以HCl--NH4Cl为电解质溶液制成新型燃料电池，正极发生还原反应，N2得电子生成NH4+；
（5）（NH4）2SO4、NH4Cl等为强酸弱碱盐，水解呈酸性．
解答：解：（1）温度升高，NH3生成量增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应应为吸热反应，故答案为：吸热；
（2）该反应正反应是吸热反应，升高温度，使化学平衡向正反应方向移动，从而增大NH3生成量，升高温度也能提高反应速率；增大反应N2浓度，加快反应速率，并使化学平衡向右移动；不断移出生成物脱离反应体系，使平衡向右移动，增大NH3生成量，
故答案为：升高温度、增大N2的浓度；
（3）由表中数据可知：①H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ?mol-1，②CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0 kJ?mol-1，③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3 kJ?mol-1，
④H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ?mol-1，
利用盖斯定律，将③+④-①×3-②可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1 kJ?mol-1，
故答案为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1 kJ?mol-1；
（4）原电池正极发生还原反应，N2得电子生成NH4+，电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+，故答案为：N2+8H++6e-=2NH4+；
（5）（NH4）2SO4、NH4Cl等为强酸弱碱盐，水解呈酸性，在溶液中发生：NH4++H2O
NH3H2O+H+，在使用时要避免与碱性物质混合使用，防止降低肥效，故答案为：酸；NH4++H2O
NH3H2O+H+；碱性．点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡，化学反应与能量以及电化学知识，题目难度较大，本题注意电极反应式的书写，注意利用盖斯定律计算反应热的方法．
新课标阶梯阅读训练系列答案
2NH3(g)+92.4 kJ/mol
2H+，则阴极的电极反应为：_____________。
(7分) 科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
⑴目前合成氨的技术原理为：
该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是： 。（填“增大”、“减小”或“不变”）。
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.1 mol，H2为0.3 mol，NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为 。
③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是 。
A．向容器中按原比例再充入原料气 B．向容器中再充入惰性气体
C．改变反应的催化剂 D．液化生成物分离出氨
⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为 。
⑶根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常 压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：
进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：
|
T/K |
303 |
313 |
323 |
|
NH3生成量/（10－6mol） |
4.8 |
5.9 |
6.0 |
①合成反应的a_ 0。（填“大于”、“小于”或“等于”）
②已知
则
（14分）
科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
⑴目前合成氨的技术原理为：
该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是： 。（填“增大”、“减小”或“不变”）。
②将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.1 mol，H2为0.3 mol，NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为 。
③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是 。
A．向容器中按原比例再充入原料气
B．向容器中再充入惰性气体
C．改变反应的催化剂
D．液化生成物分离出氨
⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为 。
⑶根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常 压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：
进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：
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T/K |
303 |
313 |
323 |
|
NH3生成量/（10－6mol） |
4.8 |
5.9 |
6.0 |
①此合成反应的a_ 0。（填“大于”、“小于”或“等于”）
②已知
⑷ NH4Cl溶液呈酸性，这是由于NH
水解的缘故。则NH4Cl在重水（D2O）中水解的离子方程式是
。