氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为N2(g)+...

氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时，平衡后混合物中氨的体积分数（φ）如图所示。

①其中，p1、p2和p3由大到小的顺序是___，其原因是___。

②若分别用vA(N2)和vB(N2)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA(N2)___vB(N2)（填“＞”“＜”或“＝”）。

③若在250℃、p1为105Pa条件下，反应达到平衡时容器的体积为1L，则该条件下B点N2的分压p(N2)为___Pa(分压=总压×物质的量分数，保留一位小数)。

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科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

（1）目前合成氨技术原理为：N₂(g) + 3H₂(g)2NH₃(g)；

△H=—92.4kJ·mol^—1。

① 673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH₃)和n(H₂)随

时间变化的关系如右图所示。下列叙述正确的是。

A．点a的正反应速率比点b的大

B．点c处反应达到平衡

C．点d和点 e处的n(N₂)相同

D．773K，30MPa下，反应至t₂时刻达到平衡，则n(NH₃)比图中e点的值大

② 在容积为2.0 L恒容的密闭容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，反应在673K、30MPa下达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。该条件下反应N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)的平衡常数K=。K值越大，表明反应达到平衡时。（填标号）。

A．化学反应速率越大   B．NH₃的产量一定越大  C．正反应进行得越完全

（2）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性

的 SCY陶瓷（能传递H⁺），实现了高温常压下高转化率的电

解合成氨。其实验装置如图，阴极的电极反应式。

（3）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，

N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生下列反应：

N₂(g) + 3H₂O(1)  2NH₃(g) + O₂(g)  △H = a kJ·mol^—1

进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：

①此合成反应的a________0；ΔS________0（填“＞”、“＜”或“＝”）；该反应属于________

A．一定自发   B．一定不自发   C．高温自发    D．低温自发

②已知：N₂(g) + 3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH= －92 .4kJ·mol^—1

2H₂(g) + O₂(g) = 2H₂O(l) = －571.6kJ·mol^—1

则N₂(g) + 3H₂O(1) = 2NH₃(g) + O₂(g) ΔH=________kJ·mol^—1。

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科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

（1）目前合成氨的技术原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　　 △H 该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是：______________。（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下发生如下反应：

5分钟后达到平衡，测得N2为0.2 mol，H2为0.6 mol，NH3为0.2 mol。氮气的平均反应速率v(N2)＝_______________，H2的转化率为_______________，该反应在此温度下的化学平衡常数为_______________。（后两空保留小数点后一位）

③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是____________。

A．向容器中按原比例再充入原料气

B．向容器中再充入惰性气体

C．改变反应的催化剂

D．液化生成物分离出氨

（2）1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为_____________________。

（3）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：

2N2(g) +6H2O(l) 4NH3(g) +3O2(g)　　 △H = a kJ/mol

进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：

此合成反应的a_________0。（填“大于”、“小于”或“等于”）

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科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

（1）目前合成氨的技术原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　 △H，该反应的能量变化如图所示：

在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是：____。（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，5分钟后达到平衡，测得N2为0.2mol，H2为0.6mol，NH3为0.2mol。氮气的平均反应速率v(N2)＝____，H2的转化率为_____，该反应在此温度下的化学平衡常数为_____（后两空保留小数点后一位）。

③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是_____。

A．向容器中按原比例再充入原料气　　　　　　　 B．向容器中再充入惰性气体

C．改变反应的催化剂　　　　　　　　　　　　　　　 D．液化生成物分离出氨

（2）1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为_______。

（3）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g) +3O2(g)　　 △H = a kJ/mol，进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：

此合成反应的a_____0。（填“大于”、“小于”或“等于”）

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（12分）科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

（1）合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　 H=-92.4 kJ／mol，该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是　　　　　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的，此时H2的转化率为　　　　　　 （计算出结果）；欲提高该容器中H2的转化率，下列措施可行的是　　　　　　　 (填选项字母)。

A．向容器中按原比例再充入原料气　　　 B．向容器中再充入一定量H2

C．改变反应的催化剂　　　　　　　　　　　 D．液化生成物分离出氨

（2）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应：

2N2(g)+6H2O（1） 4NH3(g)+3O2(g)　 H=+1530 kJ／mol

又知：H2O（1）=H2O(g)　 H=+44.0 kJ／mol

则2N2(g)+6H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g)　 H =　　　　 kJ／mol，该反应的化学平衡常数表达式为K=　　　　　　　　 ，控制其他条件不变，增大压强，K值　　　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

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氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。

（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

①分析数据可知：大气固氮反应属于__________（填“吸热”或“放热”）反应。

②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__________。

③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因_______________________。

（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强（р1、р2）下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是______（填“A”或“B”）；比较р1、р2的大小关系_______。

（3）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)，则其反应热ΔH＝___________________。

（已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＝－92.4kJ·mol－1

2H2(g) +O2(g)2H2O(l) △H＝－571.6kJ·mol－1 ）

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氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。

（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

①分析数据可知：大气固氮反应属于_______（填“吸热”或“放热”）反应。

②分析数据可知：现代工业生产不采用“大气固氮”原理的原因：_______。

③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因______________。

（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强（P1、P2）下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是____（填“A”或“B”）；比较P1、P2的大小关系_______。

（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如C所示，阴极的电极反应式是__________。

（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)，则其反应热△H=________。（已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　 △H=－92.4kJ·mol－1；2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　　 △H=－571.6kJ·mol－1）

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氮的固定和氮的循环是几百年来科学家一直研究的课题。

(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K 值。

①分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因____。

②从平衡视角考虑工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择 500℃左右的高温， 解释其可能的原因_____。

(2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定 N2 的平衡转化率在不同压强(р1、р2)下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是_____(填“A”或“B”)；比较р1、р2的大小关系_____。

(3)下图是某压强下，N2 与H2 按体积比1∶3投料时，反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线。其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。

①图中b 点，v(正)_____v(逆)。(填“＞”、“＝”或“＜”)

②图中a 点，容器内气体 n(N2):n(NH3)=_____。

(4)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＝－92.4kJ·mol－1；2H2(g) +O2(g)2H2O(l)△H＝－575.6kJ·mol－1；近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下氮气与液态水合成氨气，同时产生氧气的新思路，则该反应的热化学反应方程式为：_____。

(5)NH3在一定条件下可被氧化。

已知：ⅰ．4NH3(g)+3O2(g)＝2N2(g)+6H2O(g)ΔH＝﹣1298kJ/mol

ⅱ．

① 断开 1 mol H-O 键与断开 1 mol H-N 键所需能量相差约_____kJ；

② H-O 键比 H-N 键(填“强”或“弱”)_____。

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科学家一直致力于“人工固氮”的研究，现已有多种方法。

（方法一）1918年，德国化学家哈伯因发明工业合成氨（N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0）的方法而荣获诺贝尔化学奖。

（1）若将1molN2和3molH2放入1L的密闭容器中，5min后N2的浓度为0.8mol/L，这段时间内用N2的浓度变化表示的反应速率为_____mol/(L·min)。

（2）在一定温度下的定容密闭容器中发生上述反应，下列叙述能说明反应已经达到平衡状态的是____。

a. v(N2)正=3v(H2)逆

b. 容器中气体的密度不随时间而变化

c. 容器中气体的分子总数不随时间而变化

d. 容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

（3）合成氨反应的生产条件选择中，能用勒夏特列原理解释的是________。

①使用催化剂　　 ②高温　　 ③高压　　 ④及时将氨气液化从体系中分离出来

A. ①③　　　　　　　　 B. ②③　　　　　 C. ③④　　　　　　 D. ②④

（方法二）1998年，两位希腊化学家提出了电解合成氨的新思路：

（4）采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质，实现了高温(570℃)常压下高转化率的电解法合成氨，转化率可达到78％，装置如下图：

钯电极A是电解池的___极(填“阳”或“阴”)，阳极反应式为________。

（方法三）最新的“人工固氮”研究报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应，直接生成氨气和氧气：

已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H=－92 kJ／mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)　　　　　 △H=－571.6 kJ／mol

（5）写出上述固氮反应的热化学方程式___________。

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运用化学反应原理对研究部分单质及其化合物的反应有重要意义。

（1）氨是氮循环过程中的重要物质，是氮肥工业的重要原料。氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。请回答：

①已知H—H键键能为436kJ·mol-1，N≡N键键能为945 kJ·mol-1，N—H键键能为391 kJ·mol-1。由键能计算消耗1 mol N2时的ΔH=_____。若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡____(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

②如图中，当温度由T1变化到T2时，KA___(填“>”、“<”或“=”)KB。

③废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。如图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中。a电极作____(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极，其电极反应式为____。

（2）某温度下在容积固定的密闭容器中，下列反应达到平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

①该反应的平衡常数为_____。该温度下，向容器中充入1 mol CO、3 mol H2O、2 mol CO2、1.5 mol H2，则起始时该反应速率v(正)______(填“>”、“<”或“=”)v(逆)。

②结合表中数据，判断下列说法正确的是_______(填字母)。

A．增加H2O(g)的量，CO的转化率升高而H2O(g)的转化率降低

B．若CO与H2O(g)的转化率相同，二者的初始投入量一定相同

C．CO和H2O(g)初始物质的量之比等于二者转化率之比

D．当CO与H2O(g)物质的量之比为1∶4时，CO的转化率为0.85

③该温度下，向容器中充入2 mol CO、2 mol H2O，达平衡时放出a kJ热量，则该反应的ΔH=_____。

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