合成氨是人工固氮比較成熟的技術(shù),在工業(yè)上有重要的用途。
(1)已知化學(xué)鍵的鍵能如下表,則N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=
-92.4kJ?mol-1
-92.4kJ?mol-1
。
化學(xué)鍵 |
H-H |
N≡N |
N-H |
N-N |
鍵能/kJ?mol-1 |
435.9 |
946.5 |
391.1 |
192.8 |
(2)恒溫條件下,在體積固定的容器中發(fā)生合成氨的反應(yīng),下列敘述表明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是
①③⑤
①③⑤
。
①體系壓強保持不變
②c(N
2):c(H
2):c(NH
3)=1:3:2
③每消耗1mol N
2,有6mol N-H鍵發(fā)生斷裂
④混合氣體的密度保持不變
⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
⑥v
正(NH
3)=0
(3)合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的對應(yīng)關(guān)系如下表:
溫度(℃) |
25 |
400 |
450 |
平衡常數(shù) |
5×108 |
0.507 |
0.152 |
試解釋平衡常數(shù)隨溫度的升高而減小的原因
反應(yīng)放熱,升溫后平衡逆向移動,K減小
反應(yīng)放熱,升溫后平衡逆向移動,K減小
。工業(yè)上合成氨一般以α-鐵觸媒為催化劑,400~500℃條件下反應(yīng),選取該反應(yīng)溫度而非室溫或更高溫度的原因是
催化劑活性最強
催化劑活性最強
。
(4)在恒溫條件下實驗室模擬合成氨反應(yīng),甲、乙兩容器充入相同量的N
2與H
2后體積相同,甲容器保持體積不變,乙容器保持壓強不變,則反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時,轉(zhuǎn)化率甲
<
<
乙(填“>”、“<”或“=”)。反應(yīng)達(dá)平衡后向甲容器中再充入一定量的NH
3,則甲容器中H
2的轉(zhuǎn)化率
增大
增大
(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(5)肼(N
2H
4)又稱聯(lián)氨可看成是氨氣中的氫原子被氨基取代后的產(chǎn)物,常用作火箭的液體燃料。肼燃料電池的原理如圖所示,則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為
N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O
N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O
。