氮的固定有三种途径:生物固氮、自然固氮和工业固氮。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的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间1 h):
T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
NH3生成量/(10-6 mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
相应的化学方程式:2N
2(g)+6H
2O(l)
4NH
3(g)+3O
2(g)ΔH=a kJ·mol
-1回答下列问题:
(1)此合成反应的a________0;ΔS________0,(填“>”、“<”或“=”)
(2)已知:N
2(g)+3H
2(g)
2NH
3(g) ΔH=-92 .4 kJ·mol
-1 2H
2(g)+O
2(g) ===2H
2O(l) ΔH =-571.6 kJ·mol
-1则2N
2(g)+6H
2O(l)===4NH
3(g)+3O
2 (g) ΔH=________kJ·mol
-1(3)从323 K到353 K,氨气的生成量减少的可能原因_________________;
(4)工业合成氨的反应为N
2(g)+3H
2(g)
2NH
3(g) ΔH=-92 .4 kJ·mol
-1,分别研究在T
1、T
2和T
3(T
1<T
2<T
3)三种温度下合成氨气的规律。下图是上述三种温度下不同的H
2和N
2的起始组成比(起始时N
2的物质的量均为1 mol)与N
2平衡转化率的关系。请回答:
①在上述三种温度中,曲线X对应的温度是________。
②a、b、c三点H
2的转化率最小的是________点、转化率最大的是________点。
③在容积为1.0 L的密闭容器中充入0.30 mol N
2(g)和0.80 mol H
2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH
3的物质的量分数(NH
3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为4/7。该条件下反应2NH
3(g)
N
2(g)+3H
2(g)的平衡常数为________ 。