(14分)氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。
(1)氨气催化氧化的化学方程式为 。
(2)工业合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H=-92.2kJ/mol。
有关键能:N="N945.6kJ/mol" N-H391.0kJ/mol,则H—H键能为 。
(3)500°C、50Mpa时,在容积为VL的定容器中加入n mol N2、3n mol H2,反应达到平衡后N2的转化率为a。则容器内气体的压强反应前与平衡时的比值为 。
(4)合成氨原料中的H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。部分1mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的△H数据如下表:
| 物质 | △H(kJ/mol) |
| H2(g) | -285.8 |
| CO(g) | -283.0 |
| CH4(g) | -890.3 |
(5)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。写出该电池的正极反应式 。
(6)若把标准状况下6.72L氨气通入到100g19.6%的硫酸溶液中,所得溶液中的溶质是
,溶液中离子浓度从大到小的顺序是 。
(12分)
科学家一直致力研究常温、常压下“人工围氮”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。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3 h):
| T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
| NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+
回答下列问题:
(1)请在答题卡的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程
中体系能量变化示意图,并进行必要标注。
(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。请提出可提
高其反应速率且增大NH3生成量的建议: 。
(3)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)
①该条件下N2的平衡转化率;
②该条件下反应2NH3(g)