研究氮、碳及其化合物的資源化利用具有重要的意義。
(1)過渡金屬催化還原氮?dú)夂铣砂本哂芯薮笄熬啊4呋^程一般有吸附-解離-反應(yīng)-脫附等過程,圖示為N2和H2在固體催化劑表面合成氨反應(yīng)路徑的勢(shì)能面圖(部分?jǐn)?shù)據(jù)略),其中“*”表示被催化劑吸附。
氨氣的脫附是過程
吸熱
吸熱
(填“吸熱”或“放熱”),合成氨的熱化學(xué)方程式為 N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92kJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92kJ?mol-1
;
若將2.0mol N2和6.0mol H2通入體積為1L的密閉容器中,分別在T1和T2溫度下進(jìn)行反應(yīng)。曲線A表示T2溫度下n(H2)的變化,曲線B表示T1溫度下n(NH3)的變化,T2溫度下反應(yīng)到a點(diǎn)恰好達(dá)到平衡。
①溫度T1>
>
(填“>”“<”或“=”下同)T2。T1溫度下恰好平衡時(shí),曲線B上的點(diǎn)為b(m,n),則m <
<
12,n <
<
2;
②T2溫度下,若某時(shí)刻,容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時(shí)的80%,則此時(shí)v(正)>
>
(填“>”“<”或“=”)v(逆)。
(2)以焦炭為原料,在高溫下與水蒸氣反應(yīng)可制得水煤氣,涉及反應(yīng)如下:
a.C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.3kJ?mol-1K1
b.C(s)+2H2O(g)?CO2(g)+2H2(g)ΔH2=+90.3kJ?mol-1K2
c.CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.0kJ?mol-1K3
三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系如圖所示,則表示K1、K2、K3的曲線分別是 c
c
、b
b
、d
d
。
(3)CO2在Cu-ZnO催化下,同時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)①、②,是解決溫室效應(yīng)和能源短缺的重要手段。
①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1<0
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
在容積不變的密閉容器中,保持溫度不變,充入一定量的CO2和H2,起始及達(dá)平衡時(shí),容器內(nèi)各氣體的物質(zhì)的量及總壓強(qiáng)如下表所示:
|
CO2 |
H2 |
CH3OH |
CO |
H2O |
總壓強(qiáng)/KPa |
起始/mol |
0.5 |
0.9 |
0 |
0 |
0 |
P0 |
平衡/mol |
|
|
n |
|
0.3 |
p |
若容器內(nèi)反應(yīng)①、②均達(dá)到平衡時(shí),P
0=1.4p,反應(yīng)①的平衡常數(shù)K
p=
(KPa)
-2。(用含p的式子表示)