氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.
(1)传统哈伯法合成氨工艺中,N
2+3H
2 2NH
3△H<0
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=
.升高温度,K值
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).
②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH
3的物质的量分数见下表(N
2和H
2的起始物质的量之比为1:3 )
压强(Mpa) 氨的平衡含(%) 温度(摄氏度) |
0.1 |
10 |
20 |
30 |
60 |
100 |
200 |
15.3 |
81.5 |
86.4 |
89.9 |
95.4 |
98.8 |
300 |
2.2 |
52.0 |
64.2 |
71.0 |
84.2 |
92.6 |
400 |
0.4 |
25.1 |
38.2 |
47.0 |
65.2 |
79.8 |
500 |
0.1 |
10.6 |
19.1 |
26.4 |
42.2 |
57.5 |
600 |
0.05 |
4.5 |
9.1 |
13.8 |
23.1 |
31.4 |
表中数据,
200
200
℃
100
100
MPa时H
2的转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低
压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,且200℃时反应速率过低
.
③下列关于合成氨说法正确是
C
C
A、使用催化剂可以提高NH
3的产率
B、寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C、由于△H<0,△S>0,故合成氨反应一定能自发进行
(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法.它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足.其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气.其电池反应为4NH
3+3O
2═2N
2+6H
2O.写出负极电极反应式
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
,你认为电解质溶液应显
碱
碱
性(填“酸性”、“中性”、“碱性”),其原因是
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
.