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科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法．曾有實驗報道：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，生成的主要產物為NH3．進一步研究NH3生成量與溫度的關系，部分實驗數據見表（光照、N2壓力1.0×105Pa、反應時間3h）：
T/K303313323353
NH3生成量/（10-6mol）4.85.96.02.0
相應的熱化學方程式如下：N2（g）+3H2O（1）═2NH3（g）+數學公式O2（g）△H1=+765.2kJ?mol-1
回答下列問題：
（1）請在答題卡的坐標圖中，畫出上述反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注．
（2）與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法中固氮反應速率慢．請?zhí)岢隹商岣咂浞磻俾是以龃驨H3生成量的建議：______．
（3）工業(yè)合成氨的反應為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）．設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N2（g）和1.60molH2（g），反應在一定條件下達到平衡時，NH3的物質的量分數（NH3的物質的量與反應體系中總的物質的量之比）為數學公式．計算
①該條件下N2的平衡轉化率；
②該條件下反應2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常數．

解：（1）催化劑是通過降低反應的活化能來加快化學反應速率的，使用催化劑后，活化能降低，故答案為：；
（2）根據影響反應速率的因素：溫度、濃度、壓強、催化劑等外界因素，結合目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法，可以采用增大壓強的方法，此外還可以尋找高效的催化劑，
故答案為：適當增大壓強、研究新催化劑；
（3）①設平衡時有x molN2轉化 N2（g）+3H2（g）） 2NH3（g）
起始物質的量：0.6mol 1.6mol 0
變化的物質的量：x 3x 2x
平衡物質的量：（0.6-x）mol （1.6-3x）mol 2x mol
則有： 解得：x=0.4（mol）
故N2的平衡轉化率：
②由①可知，N2、H2、NH3平衡時的物質的量分別為：0.2mol、0.4mol、0.8mol，
在2.0L容器中濃度分別為：0.1mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L，
K===5.0×10-3mol2/L2，
答：該條件下N2的平衡轉化率為；該條件下反應2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常數為5.0×10-3mol2/L2．
分析：（1）催化劑是通過降低反應的活化能來加快化學反應速率的；
（2）根據影響化學反應速率的因素來回答；
（3）利用化學平衡“三行計算”來分析計算．
點評：本題考查學生化學平衡和化學反應速率的有關知識，綜合性較強，難度較大．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法．曾有報道：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，生成的主要產物為NH3和另一種常見氣體．進一步研究NH3生成量與溫度的關系（其它條件均相同），部分實驗數據見下表：
T/K 303 313 323
平衡時NH3的生成量/（10-6mol） 4.8 5.9 6.0
回答下列問題：
（1）寫出該反應的化學方程式
2N2+6H2O
 催化劑 
.
 
4NH3+3O2
2N2+6H2O
 催化劑 
.
 
4NH3+3O2

（2）請在答題紙的坐標圖中畫出上述反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注
．
（3）與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法中固氮反應速率慢．請?zhí)岢隹商岣咂浞磻俾是以龃驨H3生成量的建議：
升高溫度，增大反應物N2的濃度
升高溫度，增大反應物N2的濃度
．
（4）已知：
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol
H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）△H=-184.6kJ/mol
1
2
N2（g）+2H2（g）+
1
2
Cl2（g）═NH4Cl（s）△H=-313.6kJ/mol
①計算NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s）的反應焓變：△H=
-175.1 kJ/mol
-175.1 kJ/mol

②室溫下NH3就和HCl能發(fā)生化合反應生成NH4Cl；而在加熱的條件下，NH4Cl則能分解為NH3和HCl．請用所學的化學原理解釋這一現象：
NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s）是一個焓減、熵減的反應，在低溫下自發(fā)，在高溫（加熱條件）下不自發(fā)．而其逆反應NH4Cl的分解則在高溫下自發(fā)
NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s）是一個焓減、熵減的反應，在低溫下自發(fā)，在高溫（加熱條件）下不自發(fā)．而其逆反應NH4Cl的分解則在高溫下自發(fā)
．

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科目：高中化學 來源： 題型：

（2008?廣東）科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法．曾有實驗報道：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，生成的主要產物為NH3．進一步研究NH3生成量與溫度的關系，部分實驗數據見表（光照、N2壓力1.0×105Pa、反應時間3h）：
T/K 303 313 323 353
NH3生成量/（10-6mol） 4.8 5.9 6.0 2.0
相應的熱化學方程式如下：N2（g）+3H2O（1）═2NH3（g）+
3
2
O2（g）△H1=+765.2kJ?mol-1
回答下列問題：
（1）請在答題卡的坐標圖中，畫出上述反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注．
（2）與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法中固氮反應速率慢．請?zhí)岢隹商岣咂浞磻俾是以龃驨H3生成量的建議：
適當增大壓強、研究新催化劑
適當增大壓強、研究新催化劑
．
（3）工業(yè)合成氨的反應為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）．設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N2（g）和1.60molH2（g），反應在一定條件下達到平衡時，NH3的物質的量分數（NH3的物質的量與反應體系中總的物質的量之比）為
4
7
．計算
①該條件下N2的平衡轉化率；
②該條件下反應2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常數．

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科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N2與O2反應生成NO．
（1）在不同溫度下，反應N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=a kJ?mol-1的平衡常數K如下表：
溫度/℃ 1538 1760 2404
平衡常數K 0.86×10-4 2.6×10-4 64×10-4
①該反應的a
＞
＞
 0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②其他條件相同時，在上述三個溫度下分別發(fā)生該反應．
1538℃時，N2的轉化率隨時間變化如圖所示，請補充完成1760℃時N2的轉化率隨時間變化的示意圖．
（2）2404℃時，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6mol N2和2.6mol O2，計算反應N2（g）+O2（g）?2NO（g）達到平衡時NO的濃度．（此溫度下不考慮O2與NO的反應．計算結果保留兩位有效數字）
（3）科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法．曾有實驗報道：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，生成的主要產物為NH3．相應的熱化學方程式如下：
2N2（g）+6H2O（1）=4NH3（g）+3O2（g）△H=+1530kJ?mol-1
則氨催化氧化反應4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（1）的反應熱△H=
（2a-1530）kJ?mol-1
（2a-1530）kJ?mol-1
．（用含a的代數式表示）
（4）最近一些科學家研究采用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H+）實現氮的固定--氨的電解法合成，大大提高了氮氣和氫氣的轉化率．總反應式為：N2+3H2?2NH3．則在電解法合成氨的過程中，應將H2不斷地通入
陽
陽
極（填“正”、“負”、“陰”或“陽”）；在另一電極通入N2，該電極反應式為
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
．

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科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法．曾有實驗報道：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，生成的主要產物為NH3．進一步研究NH3生成量與溫度的關系，部分實驗數據見下表（光照、N2壓力1.0×105 Pa、反應時間3h）：
T/K 303 313 323 353
NH3生成量/（10-6 mol） 4.8 5.9 6.0 2.0
相應的化學方程式：N2（g）+3H2O（l）?2NH3（g）+
3
2
O2（g）△H=+765.2kJ?mol-1
回答下列問題：
（1）該反應在較低溫度下能否自發(fā)進行？
 
；
（2）從323K到353K，氨氣的生成量減少的原因
 
；
（3）請畫出上述反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖1，并進行必要標注；
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（4）工業(yè)合成氨的反應為N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）．設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N2（g）和1.60mol H2（g），反應在一定條件下達到平衡時，NH3的物質的量分數（NH3的物質的量與反應體系中總的物質的量之比）為
4
7
．該條件下反應2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）的平衡常數為
 
；
（5）利用N2和H2可以實驗NH3的工業(yè)合成，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產．請回答下列問題：
已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol-1
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ?mol-1
則氨氣經催化氧化生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為
 
；
（6）對反應N2O4（g）?2NO2（g），在溫度分別為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖2所示．下列說法正確的是
 
；
A．A、C兩點的反應速率：A＞C
B．B、C兩點的氣體的平均相對分子質量：B＜C
C．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺
D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法
（7）現以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池，采用電解法制備N2O5，裝置如圖3所示，其中Y為CO2．寫出石墨I電極上發(fā)生反應的電極反應式
 
；在電解池中生成1molN2O5轉移電子的物質的量為
 
．

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科目：高中化學 來源：2011-2012年安徽紅星中安工大附中高二下學期期中聯考理科化學試卷（帶解析） 題型：填空題

（6分）自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N2與O2反應生成NO。
（1）在不同溫度下，反應N2(g)＋O2(g)2NO(g) DH＝a kJ·mol－1的平衡常數K如下表：

溫度/℃
1538
1760
2404
平衡常數K
0.86×10－4
2.6×10－4
64×10－4
      該反應的△H   0（填“＞”、“＝”或“＜”）。
(2)2404℃時，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6mol N2和2.6mol O2，計算反應：
N2(g)＋O2(g)2NO(g)達到平衡時N2的濃度為        。（此溫度下不考慮O2與NO的反應。計算結果保留兩位有效數字）
(3)科學家一直致力于研究常溫常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道：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，生成的主要產物為NH3。相應的熱化學方程式如下：
2N2(g)＋6H2O(1)＝4NH3 (g)＋3O2(g)   DH＝＋1530kJ·mol－1
則氨催化氧化反應4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(1)的反應熱DH＝        。 （用含a的代數式表示）

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