研究氮的固定具有重要意义。（1）雷雨天气中发生自然固氮后，氮元素转化为而存在于土壤中。处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生

Question

研究氮的固定具有重要意义。

（ 1 ）雷雨天气中发生自然固氮后，氮元素转化为 ________ 而存在于土壤中。处于研究阶段的化学固氮新方法是 N ₂ 在催化剂表面与水发生如下反应：    

2N ₂ (g) +6H ₂ O (l) =4NH ₃ (g) +3O ₂ (g)     △ H       K   ①

已知 ： N ₂ (g)+3H ₂ (g)=2NH ₃ (g)     △ H ₁ =-92.4kJ·mol ^-1    K ₁   ②

2H ₂ (g) +O ₂ (g) =2H ₂ O(l)    △ H ₂ =-571.6kJ·mol ^-1    K ₂  ③

则 △ H =________ ； K =___________ （用 K ₁ 和 K ₂ 表示）。

（ 2 ）在四个容积为 2L 的密闭容器中，分别充入 1mol N ₂ 、 3mol H ₂ O ，在催化剂条件下进行反应 ① 3h ，实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH 3 生成量 / （ 10 ﹣ 6 mol ）	4.8	5.9	6.0	2.0

下列 能说明反应 ① 达到平衡状态的是 _____ （填字母）。

a.NH ₃ 和 O ₂ 的物质的量之比为 4∶3   

b. 反应混合物中各组份的质量分数不变

c. 单位时间内每消耗 1molN ₂ 的同时生成 2molNH ₃  

d. 容器内气体密度不变

若第三组反应 3h 后已达平衡，第三组 N ₂ 的转化率为 ___________ ；第四组反应中以 NH ₃ 表示的反应速率是 __________________ ，与前三组相比， NH ₃ 生成量最小的原因可能是 __________________________________________ 。

（ 3 ） 美国化学家发明一种新型催化剂可以在常温下合成氨，将其附着在电池的正负极上实现氮的电化学固定，其装置示意图如下：

则开始阶段正极反应式为 _____________ ；忽略电解过程中溶液体积变化，当电池中阴极区溶液 pH = 7 时，溶液中 NH ₃ ·H ₂ O 的浓度为 ___________( K _b =2×10 ^-5 mol·L ^-1 ) ；当电池中阴极区呈红色时，溶液中离子浓度由大到小的顺序为 _________________ 。

Answer 1

（ 1 ）硝酸盐或 NO ₃ ^- （合理答案即给分 1 分） +1530kJ · mol ^-1 （ 2 分）   K ₁ ² / K ₂ ³ （ 2 分）

（ 2 ） bd （ 2 分） 3 × 10 ^-4 % （ 2 分）   3.33 × 10 ^{﹣ 7} mol ·（ L · h ） ^-1 （ 2 分）

催化剂在 80 ℃ 活性减小，反应速率反而减慢（ 1 分）

（ 3 ） N ₂ +8H ⁺ +6e ^- = 2NH （ 2 分 ） 5 × 10 ^-3 mol · L ^-1 （ 2 分 ）

c (NH ) ＞ c (Cl ^－ ) ＞ c (OH ^－ ) ＞ c (H ⁺ ) （ 2 分 ）