(18分)研究氮的固定具有重要意义。(1)雷雨天气中发生自然-查字典问答网
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  (18分)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定新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应:

  (18分)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定

  新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应:

  2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)△HK①

  已知:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H1=-92.4kJ·mol-1K1②

  2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=-571.6kJ·mol-1K2③

  则△H=________;K=___________(用K1和K2表示)。

  (2)在四个容积为2L的密闭容器中,分别充入1molN2、3molH2O,在催化剂条件下进行反应①3h,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

  NH3生成量/(10﹣6mol)

  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.NH3和O2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1molN2的同时生成2molNH3

  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N2的转化率为___________;第四组反应中以NH3表示的反应速率是__________________,与前三组相比,NH3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NH3·H2O的浓度为___________(Kb=2×10-5mol·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_________________。

1回答
2020-05-07 12:30
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付玉锦

  (1)硝酸盐或NO3-(合理答案即给分1分)+1530kJ·mol-1(2分)K12/K23(2分)(2)bd(2分)3×10-4%(2分)3.33×10﹣7mol·(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)N2+8H++6e-=2NH4+(2分)5×10-3mol·L-1(2分)c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)(2分)

  分析:

  (1)雷雨天气中发生自然固氮反应是O2+N22NO,生成的NO与空气中的氧气反应生成NO2,NO2溶于水转变为HNO3,所以氮元素转化为最后硝酸盐或NO3-而存在于土壤中;将②×2-③×3可得①,则△H=-92.4×2+571.6×3=+1530kJ·mol-1,根据三个式子的关系则K=K12/K23。(2)反应达到平衡状态的两个根本标志是:各物质的浓度不再变化、同种物质的消耗速率和生成速率相等。a.NH3和O2的物质的量之比为4∶3,不能说明NH3和O2的浓度不再改变,错;b.反应混合物中各组份的质量分数不变,说明各物质的质量不变,浓度也就不变,对;c.不管在任何时候单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3,不能判断是否达到了平衡,错;d.由于H2O液态。反应没有达到平衡,气体的质量会发生改变,如果容器内气体密度不变,说明气体的消耗和生成速率相等,说明反应达到了平衡,对;选bd。根据方程式知道生成6.0×10﹣6mol的NH3要消耗3.0×10﹣6mol的N2,则N2的转化率为:(3.0×10﹣6)/1×100%=3×10-4%。第四组反应中生成了2.0×10﹣6mol的NH3,则以NH3表示的反应速率是2.0×10﹣6÷2L÷3h=3.33×10﹣7mol·(L·h)-1,第四组反应温度较高,反应时间相同但生成的NH3较少,最有可能是在该温度下催化剂的催化效果降低了,使得反应变慢了。(3)正极反应的物质得到电子化合价降低,所以N2在正极反应,由于是酸性介质生成的NH3会转变为NH4+,则电极反应为:N2+8H++6e-=2NH4+;由于盐酸的浓度为1mol/L当溶液为中性的时候c(NH4+)约为1mol/L,则c(NH3·H2O)=c(NH4+)·c(OH-)/Kb=10-7/(2×10-5)=5×10-3mol·L-1。当电池中阴极区呈红色时溶液显碱性,NH3·H2O较多,所以溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。

  考点:

  反应热的计算、化学平衡状态的判断、反应速率的计算、电极反应的书写、离子浓度的计算和大小比较。考点

  分析:

  考点1:化学反应与能量考点2:化学平衡状态及移动考点3:原电池试题属性题型:难度:考核:年级

2020-05-07 12:32:48

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