【題目】氮的固定是幾百年來(lái)科學(xué)家一直研究的課題。請(qǐng)回答下列問(wèn)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

3.84×1031

0.1

5×108

0.507

0.152

分析數(shù)據(jù)可知:大氣固氮反應(yīng)屬于 ________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

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是 ________。

③從平衡視角考慮,工業(yè)固氮應(yīng)該選擇常溫條件,但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇500℃左右的高溫,解釋其原因 ________

(2)已知工業(yè)固氮反應(yīng):N2g+ 3H2g2NH3gΔH =-94.4kJ·mol1,恒容時(shí),體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖1所示,各時(shí)間段最終均達(dá)平衡狀態(tài)。

2L容器中發(fā)生反應(yīng),前20min內(nèi),ν(NH3) ________。

②25 min時(shí)采取的某種措施是 ________。

時(shí)段III條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為 ________ L2· mol2(保留3位有效數(shù)字)

(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(shí)現(xiàn)高溫常壓下的電解法合成氨,提高了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,其實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)圖如圖2所示,陰極的電極反應(yīng)式是 ________。

(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ΔH ________。已知:N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ΔH1 =-92.4kJ·mol1 2H2(g) +O2(g)2H2O(l) ΔH2 =-571.6kJ·mol1

【答案】吸熱 K值小,正向進(jìn)行的程度。ɑ蜣D(zhuǎn)化率低),不適合大規(guī)模生產(chǎn) 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 0.050(或0.05)mol/(L·min) 將NH3從反應(yīng)體系中分離出去 2.37 N2+6e-+6H+=2NH3 +1530.0 kJ·mol-1

【解析】

1)①溫度越高,K越大,說(shuō)明升高溫度,平衡正移;
K值很小,轉(zhuǎn)化率很。

③從影響化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的角度即經(jīng)濟(jì)效益分析實(shí)際操作問(wèn)題;
2)①根據(jù)ν= 計(jì)算出前20min內(nèi)氨氣的平均反應(yīng)速率ν(NH3)
②根據(jù)25min時(shí)氨氣的物質(zhì)的量變?yōu)?/span>0,而氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量不變進(jìn)行解答,改變的條件是分離出氨氣;
③根據(jù)時(shí)段Ⅲ條件下達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度及平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積進(jìn)行解答;

3)氮?dú)庠陉帢O得電子生成氨氣;

4)已知:①N2g+3H2g2NH3g)△H=-92.4kJmol-1
2H2g+O2g2H2Ol)△H=-571.6kJmol-1,
由蓋斯定律:①×2-×32N2g+6H2Ol4NH3g+3O2g),據(jù)此分析。

1)①由表格數(shù)據(jù)可知,溫度越高,K越大,說(shuō)明升高溫度,平衡正移,則正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),

故答案為:吸熱;

②由表格數(shù)據(jù)可知,2000℃時(shí),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(jìn)行的程度小(或轉(zhuǎn)化率低),不適合大規(guī)模生產(chǎn);

③結(jié)合表格可以看出,工業(yè)固氮的反應(yīng)平衡常數(shù)隨著溫度的升高而降低,為放熱反應(yīng),但溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)增大,但催化劑也受溫度影響,有適當(dāng)?shù)臏囟认禄钚宰畲螅C合考慮,可選擇溫度為500℃左右合適,其原因可解釋為: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,

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)①根據(jù)圖象可知,20min時(shí)氨氣的物質(zhì)的量濃度為1.00 mol/L,所以氨氣的平均反應(yīng)速率為:ν(NH3) = = = 0.050(或0.05mol/L·min

故答案為:0.050(或0.05mol/L·min);

25 min時(shí)氨氣的物質(zhì)的量迅速變?yōu)?/span>0而氮?dú)狻錃獾奈镔|(zhì)的量不變,之后氮?dú)、氫氣的物質(zhì)的量逐漸減小,氨氣的物質(zhì)的量逐漸增大,說(shuō)明25 min時(shí)改變的條件是將NH3從反應(yīng)體系中分離出去,

故答案為:將NH3從反應(yīng)體系中分離出去;

③時(shí)段Ⅲ條件下,其反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),圖象方向可知平衡狀態(tài)下c(N2) = 0.25 mol/Lc(NH3) = 0.50 mol/L,c(H2) = 0.75 mol/L,則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為:K= = = 2.37

故答案為:2.37;

(3)電解池中氮?dú)庠陉帢O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) ΔH1 =-92.4 kJ·mol1,

2H2(g) +O2(g)2H2O(l) ΔH2 =-571.6 kJ·mol1,

由蓋斯定律:①×2×32N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g),則△H=(92.4 kJml1)×2(571.6 kJmol1)×3 = + 1530.0 kJmol1

故答案為:+ 1530.0 kJmol1。

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A. A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率:A>C

B. A、C兩點(diǎn)氣體的顏色:A深,C淺

C. 由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法

D. B、C兩點(diǎn)NO2的體積分?jǐn)?shù)相同,所以平衡常數(shù)也相同

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A. 56g聚乙烯分子中含碳碳雙鍵的數(shù)目為2 NA

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a.⑤②③①⑥④⑦ b.⑤①②③⑥④⑦ c.⑤②①③④⑥⑦ d.⑤③②①⑥④⑦

(2)操作Z的名稱是_____,蒸發(fā)操作用到的儀器有酒精燈,玻璃棒,三腳架,泥三角還有 ________。

(3)第Ⅱ步中,寫出除去Ca2+和Fe3+相應(yīng)的化學(xué)方程式(設(shè)粗鹽溶液中Ca2+的主要存在形式為CaCl2,Fe3+的主要存在形式為FeCl3)____________________、____________________。

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