合成氨是人類科學技術上的一項重大突破,氨的用途廣泛。
已知:2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)ΔH1=-akJ?mol-1
4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)ΔH2=-bkJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH3
(1)ΔH3=kJ?mol-1(用含a、b的代數(shù)式表示)。
(2)目前工業(yè)合成氨的主要方法是HaberBosch法:通常用以鐵為主的催化劑在400~500℃和10~30MPa的條件下,由氮氣和氫氣直接合成氨。
①該反應放熱,但仍選擇較高溫度,原因是
400~500℃時該反應的催化劑的催化活性強,反應速率大
400~500℃時該反應的催化劑的催化活性強,反應速率大
。
②理論上,為了增大平衡時H2的轉化率,可采取的措施是 適當增大壓強
適當增大壓強
(寫出1條)。
③將物質的量之比為1:3的N2和H2充入2L的密閉容器中,在一定條件下達到平衡,測得平衡時數(shù)據(jù)如下:
物質 |
N2 |
H2 |
NH3 |
平衡時物質的量/mol |
0.2 |
0.6 |
0.2 |
該條件下H
2的轉化率為
,平衡常數(shù)K=
(可用分數(shù)表示)。
④若按以下濃度投料,其它反應條件與③相同,起始時反應進行的方向為
正向
正向
(填“正向”、“逆向”或“無法判斷”)。
物質 |
N2 |
H2 |
NH3 |
起始濃度(mol?L-1) |
0.5 |
1.5 |
0.5 |
(3)圖1是某壓強下N
2和H
2按物質的量之比1:3投料進行反應,反應混合物中NH
3的物質的量分數(shù)隨溫度的變化曲線。Ⅰ是平衡時的曲線,Ⅱ是不同溫度下反應經(jīng)過相同時間測得的曲線,下列說法正確的是
ac
ac
。
a.圖中a點,容器內(nèi)n(N
2):n(NH
3)=1:4
b.圖中b點,v
正<v
逆c.400~530℃,Ⅱ中NH
3的物質的量分數(shù)隨溫度升高而增大,原因是升高溫度化學反應速率增大
(4)電化學氣敏傳感器可用于檢測環(huán)境中NH
3的含量,其工作原理如圖2所示。
①反應消耗的O
2與NH
3的物質的量之比為
3:4
3:4
。
②a極的電極反應式為
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
。