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填空题 (12分)现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的,但此法反应物的转化率不高。
(1)已知1 mol N2(g)与适量H2(g)完全反应,当生成NH3(g)0.1mol时,放出9.22kJ热量,写出反应的热化学方程式:???????????????????????????????????????。
(2)若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1?????K2(填“>”? “="”" 或 “<” )。
(3)在一定温度下,向容积不变(始终为10L)的密闭容器中加入2 mol N2、8 mol H2 及固体催化剂。10分钟后反应达到平衡状态,容器内气体压强变为起始的80%,此时氨气的体积分数为??????????,用氮气表示的反应速率:??????????????????。若想提高氨气的产率,根据化学平衡移动原理,请提出合理的建议:?????????????????????(任意写一条)。
(4)在上述相同条件下,若起始时加入4 mol NH3、2 mol H2及固体催化剂,反应达 到平衡时NH3的体积分数比(3)中??????????(填“大”、“小”或“相等”)。
(5)随着对合成氨研究的发展,2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法,即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入一个加热到570℃的电解池中,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,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如右图)。在电解法合成氨的电解池中???????????????(填“能”或“不能”) 用水作电解质溶液的溶剂,原因是??????????????。
钯电极A是电解池的?????极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是????????????????。
填空题 (12分)现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的,但此法反应物的转化率不高。
(1)已知1 mol N2(g)与适量H2(g)完全反应,当生成NH3(g)0.1mol时,放出9.22kJ热量,写出反应的热化学方程式:???????????????????????????????????????。
(2)若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1?????K2(填“>”? “="”" 或 “<” )。
(3)在一定温度下,向容积不变(始终为10L)的密闭容器中加入2 mol N2、8 mol H2 及固体催化剂。10分钟后反应达到平衡状态,容器内气体压强变为起始的80%,此时氨气的体积分数为??????????,用氮气表示的反应速率:??????????????????。若想提高氨气的产率,根据化学平衡移动原理,请提出合理的建议:?????????????????????(任意写一条)。
(4)在上述相同条件下,若起始时加入4 mol NH3、2 mol H2及固体催化剂,反应达到平衡时NH3的体积分数比(3)中??????????(填“大”、“小”或“相等”)。
(5)随着对合成氨研究的发展,2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法,即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入一个加热到570℃的电解池中,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,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如右图)。在电解法合成氨的电解池中????????????? ??(填“能”或“不能”) 用水作电解质溶液的溶剂,原因是??????????????。
钯电极A是电解池的?????极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是????????????????。
本题答案:(1)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)??△H =-184.4 kJ·mol-1;
(2)由(1)得:△H<0,正向为放热反应,升温平衡逆向移动,则K1>K2;
(3) N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
n0??? 2mol? 8mol??????? 0
△n??? x???? 3x???????? 2x
n(平衡) 2-x? 8-3x??????? 2x
由PV=nRT,得:在恒温、恒容条件下,P1/P2=n1/n2,
即P1/(80%×P1)=(2mol+8mol)/[(2-x)+(8-3x)+2x],求解,得:x="1" mol;
氨气的体积分数=2x/[(2-x)+(8-3x)+2x]= 25%;
用氮气表示的反应速率=(2x/10)mol·L-1÷10 min=0.01mol/(L·min);
若想提高氨气的产率,即使平衡正向移动;
(4)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
n0’ 0??? 2mol?????? 4mol
与(3)的初始态相当,则(3)、(4)为“等效平衡”关系,故反应达到平衡时NH3的体积分数比(3)中相等;
(5)有图,得:向A极通入氮气,反应后生成氨气,则N由0价降低为-3价,也就是说N发生了得电子的还原反应,而发生还原反应的电极定义为阴极
本题所属考点:【反应速率与平衡的有关计算】
本题难易程度:【一般】
Deeds are fruits,words are but leaves. 行动是果实,言论不过是叶子.