氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1数据计算反应12N2(g)+32H2(g)═NH3(g)的ΔH=-45-45kJ•mol-1。

(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,N2*表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 (ii)(ii)(填步骤前的标号),理由是 在化学反应中,最大的能垒为速率控制步骤,而断开化学键的步骤都属于能垒,由于N≡N的键能比H-H键的大很多,因此,在上述反应机理中,速率控制步骤为(ii)在化学反应中,最大的能垒为速率控制步骤,而断开化学键的步骤都属于能垒,由于N≡N的键能比H-H键的大很多,因此,在上述反应机理中,速率控制步骤为(ii)。
(3)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为xH2=0.75、xN2=0.25,另一种为xH2=0.675、xN2=0.225、xAr=0.10(物质i的摩尔分数:xi=nin总)。

①图中压强由小到大的顺序为 P1<P2<P3P1<P2<P3,判断的依据是 此反应为气体分子数目减小的反应,在相同温度下,增大压强,平衡正向移动,氨的物质的量增大此反应为气体分子数目减小的反应,在相同温度下,增大压强,平衡正向移动,氨的物质的量增大。
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是 图4图4。
③图3中,当 p2=20MPa、xNH3=0.20时,氮气的转化率α=33.33%33.33%。该温度时,反应N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)的平衡常数Kp=14321432(MPa)-2。
1
2
3
2
x
H
2
x
N
2
x
H
2
x
N
2
n
i
n
总
x
N
H
3
1
432
1
432
【答案】-45;(ii);在化学反应中,最大的能垒为速率控制步骤,而断开化学键的步骤都属于能垒,由于N≡N的键能比H-H键的大很多,因此,在上述反应机理中,速率控制步骤为(ii);P1<P2<P3;此反应为气体分子数目减小的反应,在相同温度下,增大压强,平衡正向移动,氨的物质的量增大;图4;33.33%;
1
432
【解答】
【点评】
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发布:2024/10/10 0:0:4组卷:51引用:4难度:0.7
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