合成氨是人工固氮比较成熟的技术,在工业上有重要的用途。
(1)已知化学键的键能如下表,则N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1-92.4kJ•mol-1。
化学键 | H-H | N≡N | N-H | N-N |
键能/kJ•mol-1 | 435.9 | 946.5 | 391.1 | 192.8 |
①③⑤
①③⑤
。①体系压强保持不变
②c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
③每消耗1mol N2,有6mol N-H键发生断裂
④混合气体的密度保持不变
⑤混合气体的平均摩尔质量保持不变
⑥v正(NH3)=0
(3)合成氨反应的平衡常数与温度的对应关系如下表:
温度(℃) | 25 | 400 | 450 |
平衡常数 | 5×108 | 0.507 | 0.152 |
反应放热,升温后平衡逆向移动,K减小
反应放热,升温后平衡逆向移动,K减小
。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是 催化剂活性最强
催化剂活性最强
。(4)在恒温条件下实验室模拟合成氨反应,甲、乙两容器充入相同量的N2与H2后体积相同,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,则反应到达平衡状态时,转化率甲
<
<
乙(填“>”、“<”或“=”)。反应达平衡后向甲容器中再充入一定量的NH3,则甲容器中H2的转化率 增大
增大
(填“增大”、“减小”或“不变”)。(5)肼(N2H4)又称联氨可看成是氨气中的氢原子被氨基取代后的产物,常用作火箭的液体燃料。肼燃料电池的原理如图所示,则负极发生的电极反应式为
N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O
N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O
。
【答案】-92.4kJ•mol-1;①③⑤;反应放热,升温后平衡逆向移动,K减小;催化剂活性最强;<;增大;N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O
【解答】
【点评】
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①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有关说法正确的是
a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
d.某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为80%
(2)已知在常温常压下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ•mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ•mol-1
则:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
(3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.
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