Question

研究氮的固定具有重要意义。

（1）雷雨天气中发生自然固氮后，氮元素转化为________而存在于土壤中。处于研究阶段的化学固氮新方法是N₂在催化剂表面与水发生如下反应：   

2N₂(g)+6H₂O(l)=4NH₃(g)+3O₂(g)    △H      K  ①

已知：N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)    △H₁=-92.4kJ·mol^-1   K₁   ②

2H₂(g) +O₂(g) =2H₂O(l)   △H₂=-571.6kJ·mol^-1   K₂  ③

则△H =________；K=___________（用K₁和 K₂表示）。

（2）在四个容积为2L的密闭容器中，分别充入1mol N₂、3mol H₂O，在催化剂条件下进行反应①3h，实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10﹣6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

下列能说明反应①达到平衡状态的是_____（填字母）。

a.NH₃和O₂的物质的量之比为4∶3   

b.反应混合物中各组份的质量分数不变

c.单位时间内每消耗1molN₂的同时生成2molNH₃ 

d.容器内气体密度不变

若第三组反应3h后已达平衡，第三组N₂的转化率为___________；第四组反应中以NH₃表示的反应速率是__________________，与前三组相比，NH₃生成量最小的原因可能是__________________________________________。

（3）美国化学家发明一种新型催化剂可以在常温下合成氨，将其附着在电池的正负极上实现氮的电化学固定，其装置示意图如下：

则开始阶段正极反应式为_____________；忽略电解过程中溶液体积变化，当电池中阴极区溶液pH = 7时，溶液中NH₃·H₂O的浓度为___________( K_b=2×10^-5mol·L^-1)；当电池中阴极区呈红色时，溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________。

Answer 1

（1）硝酸盐或NO₃^-（合理答案即给分1分）+1530kJ· mol^-1（2分）  K₁²/K₂³（2分）

（2）bd（2分）3×10^-4%（2分）  3.33×10^﹣7mol·（L·h）^-1（2分）

催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢（1分）

（3）N₂+8H⁺+6e^-= 2NH（2分）5×10^-3mol·L^-1（2分）

c(NH)＞c(Cl^－)＞c(OH^－)＞c(H⁺)（2分）