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科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法.曾有报道: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和另一种常
题目详情
科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法.曾有报道: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和另一种常见气体.进一步研究NH3生成量与温度的关系(其它条件均相同),部分实验数据见下表:
回答下列问题:
(1)写出该反应的化学方程式
(2)该反应的焓变△H______0(填“>”、“<”或“=”)
(3)请在答题纸的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图,并进行必要标注.
(4)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢.请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:______.
(5)已知:
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=-184.6kJ/mol
N2(g)+2H2(g)+
Cl2(g)═NH4Cl(s)△H=-313.6kJ/mol
计算NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)的反应焓变:△H=______.
T/K | 303 | 313 | 323 |
平衡时NH3的生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
(1)写出该反应的化学方程式
2N2+6H2O
4NH3+3O2
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2N2+6H2O
4NH3+3O2
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(2)该反应的焓变△H______0(填“>”、“<”或“=”)
(3)请在答题纸的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图,并进行必要标注.
(4)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢.请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:______.
(5)已知:
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=-184.6kJ/mol
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计算NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)的反应焓变:△H=______.
▼优质解答
答案和解析
(1)已知反应物是N2和H2O生成物有NH3,N2→NH3用氮元素化合价降低,则氧元素化合价一定升高,所以另一种产物为氧气,再根据氧化还原配平法配平方程式为:2N2+6H2O
4NH3+3O2,故答案为:2N2+6H2O
4NH3+3O2;
(2)图表分析温度升高,平衡状态氨气的物质的量增大,说明升温平衡正向进行,正反应为吸热反应,△H>0;
故答案为:>;
(3)催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率的,所以图象为:
,故答案为:
;
(4)可提高其反应速率且增大NH3生成量,增大速率,且平衡正移,根据影响化学反应速率的因素和影响平衡的因素可知,升高温度,增大反应物氮气的浓度,能提高其反应速率且平衡正移;
故答案为:升高温度,增大反应物氮气的浓度;
(5)①已知:
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=-184.6kJ/mol
N2(g)+2H2(g)+
Cl2(g)═NH4Cl(s)△H=-313.6kJ/mol;
把第一个和第二个方程除以2,反写后相加,再与第三个方程相加,则△H=
×92.4kJ/mol+
×184.6kJ/mol+(-313.6kJ/mol)=-175.1 kJ/mol,
故答案为:-175.1 kJ/mol;
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(2)图表分析温度升高,平衡状态氨气的物质的量增大,说明升温平衡正向进行,正反应为吸热反应,△H>0;
故答案为:>;
(3)催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率的,所以图象为:
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/c8ea15ce36d3d5391c9597723987e950342ab0d3.jpg)
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/c8ea15ce36d3d5391c9597723987e950342ab0d3.jpg)
(4)可提高其反应速率且增大NH3生成量,增大速率,且平衡正移,根据影响化学反应速率的因素和影响平衡的因素可知,升高温度,增大反应物氮气的浓度,能提高其反应速率且平衡正移;
故答案为:升高温度,增大反应物氮气的浓度;
(5)①已知:
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=-184.6kJ/mol
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把第一个和第二个方程除以2,反写后相加,再与第三个方程相加,则△H=
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故答案为:-175.1 kJ/mol;
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