（11 分）科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压...

（11 分）科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：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，反应的化学方程式如下：N₂(g)+ 3H₂O(l)  2NH₃(g)+ O₂(g)。回答下列问题：

（1）进一步研究NH₃生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N₂压力1.0×10⁵ Pa、反应时间3 h），则该反应的正反应为________反应（填“吸热”或“放热”）

（2）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：　　。

（3）合成氨工业中原料气N₂可从空气中分离得到，H₂可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)。部分物质的燃烧热数

据如下：

H₂(g) ：△H =－285.8 kJ・mol^－1；

CO(g) ： △H =－283.0 kJ・mol^－1；

CH₄(g) ：△H =－890.3 kJ・mol^－1 。

已知1mol H₂O(g)转变为1mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和H₂O在高温下反应的热化学方程式__________________________________。

（4）有人设想寻求适合的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl——NH₄Cl为电解质溶液制成新型燃料电池，请写出该电极的正极反应式________

（5）生成的NH₃可用于制铵态氮肥，如(NH₄)₂SO₄、NH₄Cl，这些肥料显________性，原因是（用离子方程式表示）___________________________，使用时避免与________________物质合施。

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（8分）科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：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。进一步研究NH₃生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N₂压力1.0×10⁵Pa、反应时间3h）：

相应的热化学方程式如下：

N₂（g）+3H₂O（l）====2NH₃（g）+O₂（g）  ΔH=+765.2kJ·mol^-1

回答下列问题：

（1）右图是上述反应在无催化剂情况下反应过程中体系能量变化示意图，请在图中画出在有催化剂情况下反应过程中体系能量变化示意图。

（2）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：________。

（3）工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN₂（g）和1.60molH₂（g），反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量分数（NH₂的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为。计算

①该条件下N₂的平衡转化率是________；

②该条件下反应2NH₃（g）N₂（g）+3H₂（g）的平衡常数为________。

③若温度不变，减小容器体积，则平衡向_{---------------------------}移动，c(NH₃)将_{--------------------}

c(N₂)将_{----------------------} （填增大、减小或不变）

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氮的固定有三种途径：生物固氮、自然固氮和工业固氮。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)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分平衡时实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间1 h)：

相应的化学方程式：2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)　 ΔH＝a kJ·mol－1

回答下列问题：

（1）此合成反应的a________0；(填“＞”、“＜”或“＝”)

（2）从323 K到353 K，氨气的生成量减少的可能原因是_______________________________；（3）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议__________________________________________________。

（4）工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　 ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，分别研究在T1、T2和T3(T1<T2<T3)三种温度下合成氨气的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和N2的起始组成比(起始时N2的物质的量均为1 mol)与N2平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线X对应的温度是________。

②a、b、c三点中H2的转化率最小的是_______点、转化率最大的是________点。

③在容积为1.0 L的密闭容器中充入0.30 mol N2(g)和0.80 molH2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为4/7。该条件下反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数为__________________。

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根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温常压和光照条件下N2在催化剂表面与水发生反应：2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)，此反应的△S________0(填“＞”或“＜”)。若已知：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)　 △H=a kJ/mol；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　 △H=b kJ/mol；2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)的△H=________用含a、b的式子表示)。

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（9分）（1）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“＝”）

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

2H₂（g） + O₂（g） 2H₂O（l）    ΔH = －571．6kJ·mol^—1

则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为：________

（2）①已知：0.5mol液态肼（N₂H₄）与足量的液态双氧水反应生成氮气和水蒸气，放出256kJ的热量，写出该反应的热化学方程式

②又已知H₂O(g)=H₂O(l)  △H=-44kJ•mol^-1。则32g液态肼与足量的液态双氧水反应生成氮气和液态水时放出的热量是 kJ

③此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外还有一个很大优点是

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根据最新“人工固氮”的报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面可与水发生反应生成NH3，反应方程式为2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g)，进一步研究生成量与温度的关系，常压下测得部分数据如下表：

(1)该反应的△H_____0，△S________0(填“>”、“˂”或“=”)

(2)该反应在30℃、40℃时化学平衡常数分别为K1、K2，则K1___K2(填“>”、“˂”或“=”)

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（6分）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(l)4NH3(g)+3O2(g)　　 ΔH= + 1 530　 kJ/mol

又知：H2O(l)H2O(g)　　　　　　　　 ΔH= + 44.0　 kJ/mol

则2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) ΔH=　　　　　　 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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（3分）科学家一直致力于“人工固氮” 的方法研究。目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气，一定条件下，向一个1L的密闭容器中充入2molN2和6molH2，反应达平衡时生成NH3的浓度为1 mol·L-1，并放出Q kJ热量，该反应的热化学方程式可表示为　　　　　　 ____　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 __。

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（14分）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：

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：

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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