Question

一种“人工固氮”的新方法是在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应生成NH3：N2＋3H2O2NH3＋O2

进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(反应时间3 h)：

T/℃	30	40	50
生成NH3量/(10－6 mol)	4.8	5.9	6.0

 

请回答下列问题：

(1)50℃时从开始到3 h内以O2物质的量变化表示的平均反应速率为________ mol·h－1。

(2)该反应过程与能量关系可用如图表示，则反应的热化学方程式是____________。

 

(3)与目前广泛应用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率较慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：_______________________________________。

(4)工业合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N2和4 mol H2，达到平衡时，N2的转化率为50%，体积变为10 L。求：

①该条件下的平衡常数为________；

②若向该容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3，且a、b、c均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量________(填“>”“<”或“＝”)92.4 kJ。

 

Answer 1

(1)1.5×10－6

(2)N2(g)＋3H2O(l)=2NH3(g)＋O2(g)ΔH＝＋765.2 kJ·mol－1

(3)升高温度

(4)①400 　②<

【解析】(4)①K＝ ＝400。

②当加入2 mol N2和4 mol H2时，生成2 mol NH3，放出92.4 kJ的热量，而当加入a mol N2、b mol H2和c mol NH3时，平衡时NH3仍为2 mol，则生成的NH3为(2－c) mol，则放出的热量小于92.4 kJ。