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一種在常溫、常壓下催化電解實(shí)現(xiàn)工業(yè)合成氨反應(yīng)的工藝為:2N2(g)+6H2O(l)═4NH3(g)+3O2(g),ΔH1=+1530kJ?mol-1
該反應(yīng)可分兩步完成:
反應(yīng)Ⅰ:N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)ΔH2=-92.4kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)ΔH3
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)ΔH3=
+571.6
+571.6
kJ?mol-1。
(2)將1.00molN2和3.00molH2充入到3L的恒容密閉容器中模擬反應(yīng)Ⅰ:
①該反應(yīng)中物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖甲所示,0~10min內(nèi),v(H2)=
0.075mol?L-1?min-1
0.075mol?L-1?min-1

②不同溫度和壓強(qiáng)下測(cè)得平衡時(shí)混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖乙所示,則B、C兩點(diǎn)的平衡常數(shù)KB
=
=
KC(填“>”、“<”、“=”或“不確定”);B點(diǎn)時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率=
82%
82%
(保留2位有效數(shù)字)。

(3)從圖乙中獲知反應(yīng)Ⅰ存在著高溫降低平衡產(chǎn)率與低溫降低反應(yīng)速率等調(diào)控矛盾。在提高合成氨的產(chǎn)率的工業(yè)生產(chǎn)中,通常從以下多個(gè)視角來(lái)綜合考慮合理的工業(yè)生產(chǎn)條件:
反應(yīng)速率的視角:①加入催化劑;②提高溫度(控制在催化劑的活性溫度內(nèi))
平衡移動(dòng)和原料的轉(zhuǎn)化率的視角:③
增大壓強(qiáng)
增大壓強(qiáng)
,④
增大N2的濃度
增大N2的濃度
。
(4)科學(xué)家為避免直接破壞N≡N鍵而消耗大量熱能,通過(guò)新型催化劑降低了反應(yīng)路徑中決速步的能壘(圖丙),使該反應(yīng)在常溫、常壓下采用電化學(xué)方法也能實(shí)現(xiàn),反應(yīng)裝置如圖丁所示:

①反應(yīng)路徑中的決速步為
。(填寫(xiě)“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅳ”)
②陰極上的電極反應(yīng)式為
N
2
+
6
H
+
+
6
e
-
2
N
H
3
N
2
+
6
H
+
+
6
e
-
2
N
H
3

【答案】+571.6;0.075mol?L-1?min-1;=;82%;增大壓強(qiáng);增大N2的濃度;Ⅱ;
N
2
+
6
H
+
+
6
e
-
2
N
H
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書(shū)面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/8/30 0:0:8組卷:22引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來(lái),氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來(lái)源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T(mén)2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測(cè)得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2。
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽(yáng)兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:61引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時(shí)A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開(kāi)始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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