Question

【題目】合成氨技術的創(chuàng)立開辟了人工固氮的重要途徑�；卮鹣铝袉栴}：

（1）德國化學家F.Haber從1902年開始研究N2和H2直接合成NH3。在1.01×105Pa、250℃時，將1 molN2和1 molH2加入aL剛性容器中充分反應，測得NH3體積分數為0.04；其他條件不變，溫度升高至450℃，測得NH3體積分數為0.025，則可判斷合成氨反應為 ____填“吸熱”或“放熱”）反應。

（2）在1.01×105Pa、250℃時，將2 moIN2和2 molH2加入aL密閉容器中充分反應，H2平衡轉化率可能為 ___（填標號）。

A =4% B <4% C 4%～7% D >11.5%

（3）我國科學家結合實驗與計算機模擬結果，研究了在鐵摻雜W18049納米反應器催化劑表面上實現常溫低電位合成氨，獲得較高的氨產量和法拉第效率。反應歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*標注。

需要吸收能量最大的能壘（活化能）E=____ev，該步驟的化學方程式為____，若通入H2體積分數過大，可能造成 ___。

（4）T℃時，在恒溫恒容的密閉條件下發(fā)生反應：反應過程中各物質濃度的變化曲線如圖所示：

①表示N2濃度變化的曲線是 ____（填“A”、“B”或“C’，）。與（1）中的實驗條件（1.01×105Pa、450℃）相比，改變的條件可能是_____。

②在0～25min內H2的平均反應速率為____。在該條件下反應的平衡常數為 ___mol-2．L2（保留兩位有效數字）。

Answer 1

【答案】放熱 D 1.54 NH3*+NH3=2NH3 占據催化劑活性位點過多 B 加壓強或降溫 0.006mol·L-1·min-1 0.73

【解析】

（1）升高溫度，NH3體積分數降低；

（2）在1.01×105Pa、250℃時，將2 moIN2和2 molH2加入aL密閉容器中充分反應，與在1.01×105Pa、250℃時，將1 moIN2和1 molH2加入aL密閉容器中充分反應比，相當于加壓；

（3）吸收能量最大的能壘，即相對能量的差最大；根據圖示寫方程式；

（4）根據反應方程式，N2、H2、NH3的變化量比為1:3:2；圖氫氣的轉化率為25%，（1）中氫氣的轉化率是11.5%，根據轉化率的變化分析；

②A表示氫氣的濃度變化，根據 計算H2的平均反應速率；根據計算平衡常數；

（1）升高溫度，NH3體積分數降低，說明升高溫度平衡逆向移動，正反應放熱；

（2）在1.01×105Pa、250℃時，將1 molN2和1 molH2加入aL剛性容器中充分反應，測得NH3體積分數為0.04；

，x=0.0384，H2平衡轉化率，在1.01×105Pa、250℃時，將2 moIN2和2 molH2，相當于加壓，平衡正向移動，氫氣轉化率增大，H2平衡轉化率>11.5%，故選D；

（3）根據圖示，吸收能量最大的能壘，即相對能量的差最大是-1.02-(-2.56)=1.54；根據圖示，該步的方程式是NH3*+NH3=2NH3；若通入H2體積分數過大，氫分子占據催化劑活性位點過多；

（4）①根據反應方程式，N2、H2、NH3的變化量比為1:3:2，所以表示N2濃度變化的曲線是B；(1)中氫氣轉化率11.5%，1:3時氫氣轉化率更低，圖中氫氣轉化率25%，故只能考慮壓強、溫度的影響，可以采用加壓或降溫的方法；

②A表示氫氣的濃度變化， 0.006mol·L-1·min-1； mol-2．L2。