Question

科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

(1)合成氨的原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol，該反應的能量變化如圖所示。

 

①在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E2的變化是 (填“增大”、“減小”或“不變”)。

②將0.3 mol N2和0.5 mol H2充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得容器內氣體壓強變為原來的，此時H2的轉化率為 ；欲提高該容器中H2的轉化率，下列措施可行的是 (填選項字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料氣

B.向容器中再充入一定量H2

C.改變反應的催化劑

D.液化生成物分離出氨

(2)根據最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3和TiO2)表面與水發生反應：

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)

ΔH=+1 530 kJ/mol

又知：H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ/mol

則2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) ΔH= kJ/mol，該反應的化學平衡常數表達式為K ，控制其他條件不變，增大壓強，K值 (填“增大”、“減小”或“不變”)。

 

Answer 1

(1)①減小 ②30% A、D

(2)+1 266 不變

【解析】(1)①在反應體系中加入催化劑，活化能降低，E2也減小，反應速率增大。

② N2 + 3H2 2NH3

起始 0.3 mol 0.5 mol 0

轉化 x mol 3x mol 2x mol

平衡 (0.3-x)mol (0.5-3x)mol 2x mol

根據題意有(0.3-x)mol +(0.5-3x)mol+ 2x mol=0.7，解得x=0.05,H2轉化

0.15 mol，轉化率為30%。

欲提高轉化率可以按原比例向容器中再充入原料氣(相當于加壓)，液化生成物分離出氨，也可以降溫。

(2)由蓋斯定律消去H2O(l)可得，2N2(g) + 6H2O(g)4NH3(g)+3O2 (g)

ΔH =+1 266 kJ·mol-1。

該反應的平衡常數表達式可以表示為K= K只受溫度的影響，控制其他條件不變，增大壓強，K值不變