Question

【題目】合成氨是人類科學技術發(fā)展史上的一項重大突破，研究表明液氨是一種良好的儲氫物質(zhì)。

(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，研究表明金屬催化劑可加速氨氣的合成。下表為某溫度下等質(zhì)量的不同金屬分別催化合成氨氣時，氫氣的初始速率(mmol min-1)。

催化劑	Ru	Rh	Ni	Pt	Pd	Fe
初始速率	7.9	4.0	3.0	2.2	1.8	0.5

①不同催化劑存在下，合成氨氣反應的活化能最大的是_______ (填寫催化劑的化學式)。

②某研究小組進一步探究催化劑對合成氨氣的影響。將N2和H2以一定的流速通過兩種不同的催化劑進行反應，相同時間內(nèi)測量逸出氣體中NH3含量，如下圖，從而確定溫度對催化劑的影響。a點___ (填“是”或“不是”)對應溫度下氨氣平衡時的百分含量，說明其理由___。

(2)氨氣的分解反應2NH3N2+3H2 △H＜0，，在實際生產(chǎn)中往剛性容器中同時通入氨氣和水蒸氣，測得容器總壓和氨氣轉(zhuǎn)化率隨時間變化結(jié)果如圖所示。

①平衡時，p(H2O)= ___kPa，平衡常數(shù)Kp=_____KPa2(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))。

②反應速率v=v正-v逆=K正p2(NH3)-K逆p(N2)p3(H2)，k正、k逆分別為正、逆反應速率常數(shù)。計算a處的=__。

(3)液氨中，2NH3(l)NH2-+NH4+，用Pt電極對液氨進行電解也可產(chǎn)生H2和N2。陰極的電極反應______。

(4)在室溫下用氨水吸收SO2。將含SO2的煙氣通入該氨水中，當溶液顯中性時，溶液中的=____。(已知25℃，Kb(NH3H2O)=1.810-5；Ka1(H2SO3)=.310-2，Ka2(H2SO3)=6.210-8)

Answer 1

【答案】Fe 不是 該反應是放熱反應，根據(jù)線Ⅱ可知，a點對應溫度下的氨氣的平衡體積分數(shù)會更高 80 168.75 8100 2NH3+2e-=H2+2NH2-或2NH4++2e-=H2↑+2NH3 0.62

【解析】

(1)①反應的活化能越高，則反應中活化分子數(shù)越少，反應速率越慢，則合成氨氣反應的速率最慢的反應中，合成氨氣反應的活化能最大，即當Fe作催化劑時活化能最大，

故答案為：Fe；

②該反應是放熱反應，根據(jù)線Ⅱ可知，a點對應溫度下的氨氣的平衡體積分數(shù)會更高，a點不是對應溫度下氨氣平衡時的百分含量；

(2) ①反應開始總壓強為100，反應達到平衡時增大為110，增大了10，說明氨氣反應了10，由于氨氣的轉(zhuǎn)化率為50%，因此反應開始時氨氣的含量為=20%，故水蒸氣占80%；p(H2O)=80kPa；根據(jù)上述分析可知:平衡時n(NH3)=20-10=10，n(N2)=5，n(H2)=15，則根據(jù)平衡常數(shù)的含義，物質(zhì)的量的比等于氣體的壓強比，因此用平衡分壓表示的平衡常數(shù)Kp==168.75；

②可逆反應2NH3N2+3H2達到平衡時，正反應速率與逆反應速率相等，此時氨氣為10，氮氣為5，氫氣為15，v=v正-v逆=K正p2(NH3)-K逆p(N2)p3(H2)，===168.75，在a點時壓強為108，則說明此時氨氣、氮氣、氫氣分別為12、4、12，所以====8100；

(3)陰極上氨氣或銨根離子得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為2NH3+2e-=H2+2NH2- 或2NH4++2e-=H2↑+2NH3；

(4)將含SO2的煙氣通入該氨水中，當溶液顯中性時，c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，Ka2(H2SO3)=，==。