Question

（11 分）科學(xué)家一直致力研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實(shí)驗(yàn)報(bào)道：在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：N₂(g)+ 3H₂O(l)  2NH₃(g)+ O₂(g)�；卮鹣铝袉栴}：

（1）進(jìn)一步研究NH₃生成量與溫度的關(guān)系，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表（光照、N₂壓力1.0×10⁵ Pa、反應(yīng)時(shí)間3 h），則該反應(yīng)的正反應(yīng)為             反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10-6 mol）	4.8	5.9	6.0

（2）與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請(qǐng)?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH₃生成量的建議：　　                                       。

（3）合成氨工業(yè)中原料氣N₂可從空氣中分離得到，H₂可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得。甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)反應(yīng)方程式為：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)。部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)

據(jù)如下：

H₂(g) ：△H =－285.8 kJ・mol^－1；

CO(g) ： △H =－283.0 kJ・mol^－1；

CH₄(g) ：△H =－890.3 kJ・mol^－1 。

已知1mol H₂O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H₂O(l)時(shí)放出44.0 kJ熱量。寫出CH₄和H₂O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________________________。 

（4）有人設(shè)想尋求適合的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl——NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制成新型燃料電池，請(qǐng)寫出該電極的正極反應(yīng)式                     

（5）生成的NH₃可用于制銨態(tài)氮肥，如(NH₄)₂SO₄、NH₄Cl，這些肥料顯        性，原因是（用離子方程式表示）___________________________，使用時(shí)避免與________________物質(zhì)合施。

 

Answer 1

【答案】

（ 11 分）

（1）吸熱

（2）升高溫度. 增大N₂的濃度

（3）CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g) △ H＝＋206.1 kJ・mol^－1

（4） N₂+8H ⁺ + 6e^—  = 2 NH₄⁺ 

（5）酸性  NH₄⁺+H₂ONH₃ H₂O+H⁺  堿性

【解析】