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【氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题.(1)如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)】
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问题描述:

氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题.

(1)如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___(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___.

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___.

(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___(填“A”或“B”);比较р1、р2的大小关系___.

(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___.

(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(1)⇌4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=___.

(已知:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1)

万鲁河回答:
  (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=+1530kJ•mol-1;   故答案为:+1530kJ•mol-1.
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