Question

科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

(1)合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol，该反应的能量变化如图所示。

 

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的，此时H2的转化率为 ；欲提高该容器中H2的转化率，下列措施可行的是 (填选项字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料气

B.向容器中再充入一定量H2

C.改变反应的催化剂

D.液化生成物分离出氨

(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应：

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)

ΔH=+1 530 kJ/mol

又知：H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol

则2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) ΔH= kJ/mol，该反应的化学平衡常数表达式为K ，控制其他条件不变，增大压强，K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

 

Answer 1

(1)①减小 ②30% A、D

(2)+1 266 不变

【解析】(1)①在反应体系中加入催化剂，活化能降低，E2也减小，反应速率增大。

② N2 + 3H2 2NH3

起始 0.3 mol 0.5 mol 0

转化 x mol 3x mol 2x mol

平衡 (0.3-x)mol (0.5-3x)mol 2x mol

根据题意有(0.3-x)mol +(0.5-3x)mol+ 2x mol=0.7，解得x=0.05,H2转化

0.15 mol，转化率为30%。

欲提高转化率可以按原比例向容器中再充入原料气(相当于加压)，液化生成物分离出氨，也可以降温。

(2)由盖斯定律消去H2O(l)可得，2N2(g) + 6H2O(g)4NH3(g)+3O2 (g)

ΔH =+1 266 kJ·mol-1。

该反应的平衡常数表达式可以表示为K= K只受温度的影响，控制其他条件不变，增大压强，K值不变