Question

15．氮的固定是幾百年來科學(xué)家一直研究的課題．
（1）下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值．

反應(yīng)	大氣固氮 N2（g）+O2（g）?2NO（g）		工業(yè)固氮 N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
溫度/℃	27	2000	25	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	0.507	0.152

①分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應(yīng)屬于吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
②分析數(shù)據(jù)可知：人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因K值小，正向進行的程度�。ɑ蜣D(zhuǎn)化率低），不適合大規(guī)模生產(chǎn)．
③從平衡視角考慮，工業(yè)固氮應(yīng)該選擇常溫條件，但實際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇500℃左右的高溫，解釋其原因從反應(yīng)速率角度考慮，高溫更好，但從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適．
（2）工業(yè)固氮反應(yīng)中，在其他條件相同時，分別測定N₂的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強（р₁、р₂）下隨溫度變化的曲線，如圖所示的圖示中，正確的是A（填“A”或“B”）；比較р₁、р₂的大小關(guān)系р₂＞р₁．

（3）20世紀(jì)末，科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質(zhì)，用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實現(xiàn)高溫常壓下的電化學(xué)合成氨，提高了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，其實驗簡圖如C所示，陰極的電極反應(yīng)式是N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．
（4）近年，又有科學(xué)家提出在常溫、常壓、催化劑等條件下合成氨氣的新思路，反應(yīng)原理為：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），則其反應(yīng)熱△H=+1530kJ•mol^-1．
已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移；
②K值很小，轉(zhuǎn)化率很�。�
③合成氨反應(yīng)中，在500℃左右催化劑活性最高；
（2）合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率減�。辉龃髩簭娖胶庹�向移動，轉(zhuǎn)化率增大；
（3）氮氣在陰極得電子生成氨氣；
（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，
由蓋斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），據(jù)此分析．

解答 解：（1）①由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移，則正反應(yīng)方向為吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；
②由表格數(shù)據(jù)可知，2000℃時，K=0.1，K值很小，則轉(zhuǎn)化率很小，不適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮，
故答案為：K值小，正向進行的程度�。ɑ蜣D(zhuǎn)化率低），不適合大規(guī)模生產(chǎn)；
③合成氨反應(yīng)中，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越快，但是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度高轉(zhuǎn)化率會降低，而且在500℃左右催化劑活性最高，所以從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；
故答案為：從反應(yīng)速率角度考慮，高溫更好，但從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適；
（2）合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率減小，所以圖A正確，B錯誤；該反應(yīng)正方向為體積減小的方向，增大壓強平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大，р₂的轉(zhuǎn)化率大，則р₂大；
故答案為：A；р₂＞р₁；
（3）電解池中氮氣在陰極得電子生成氨氣，其電極方程式為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，故答案為：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，
由蓋斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），△H=（-92.4kJ•mol^-1）×2-（-571.6kJ•mol^-1）×3=+1530 kJ•mol^-1；
故答案為：+1530kJ•mol^-1．

點評 本題考查了平衡常數(shù)的應(yīng)用、合成氨反應(yīng)的條件選擇、影響化學(xué)平衡的因素、電解原理的應(yīng)用、蓋斯定律的應(yīng)用等，題目難度中等，側(cè)重于基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用考查，注意把握K與溫度的關(guān)系以及影響化學(xué)平衡的因素．