合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献之一,也充分说明了含氮化合物对人类生存的巨大意义.回答下列问题:
(1)合成氨的反应历程和能量变化如图所示:
①合成氨反应的热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92.2kJ•mol-1N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92.2kJ•mol-1.
②对总反应速率影响较大的步骤的能垒(活化能)为 352.0352.0kJ.
(2)合成氨的反应条件研究:实验测定不同条件下,平衡时氨气的含量与起始氢氮比[n(H2)n(N2)]之间的关系如图所示.

①T0>>420℃(填“<”“>”或“=”,下同).
②b点时的转化率:α(N2) ==α(H2).
③a、b、c、d四点对应的平衡常数由大到小的顺序为 Kb=Kc>Ka>KdKb=Kc>Ka>Kd(用Ka、Kb、Kc、Kd表示);工业上合成氨一般以α-铁触媒为催化剂,400~500℃条件下反应,选取该反应温度而非室温或更高温度的原因主要是 该条件下催化剂活性最强该条件下催化剂活性最强.
(3)p(N2)、p(H2)、p(NH3)分别代表N2、H2、NH3的分压,Kp代表压力平衡常数(用平衡时的分压代替平衡时的浓度表示),一定条件下,上述合成氨反应接近平衡时,遵循如下方程:v(NH3)=k正•p(N2)[p3(H2)p2(NH3)]1-a-k逆[p2(NH3)p3(H2)]1-a.其中v(NH3)为氨合成反应的净速率,a为常数,与催化剂性质及反应条件有关,k正、k逆为速率常数,该条件下,实验测得a=0.5,则反应达到平衡时,k正、k逆、Kp三者的关系式为 k正=k逆•Kpk正=k逆•Kp.
[
n
(
H
2
)
n
(
N
2
)
]
[
p
3
(
H
2
)
p
2
(
N
H
3
)
]
1
-
a
k
逆
[
p
2
(
N
H
3
)
p
3
(
H
2
)
]
1
-
a
【答案】N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92.2kJ•mol-1;352.0;>;=;Kb=Kc>Ka>Kd;该条件下催化剂活性最强;k正=k逆•Kp
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:48引用:1难度:0.3