人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程.據(jù)報道,常溫、常壓、光照條件下,N
2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH
3,相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
N
2(g)+3H
2O(l)?2NH
3(g)+
O
2(g)△H=+765.0kJ/mol.
Ⅰ.請在如圖所示的坐標(biāo)中畫出上述反應(yīng)在有催化劑和無催化劑兩種情況下反應(yīng)體系中的能量變化示意圖,并進(jìn)行標(biāo)注(包括△H).
Ⅱ.目前工業(yè)合成氨的原理是:N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g)△H=-93.0kJ/mol.
回答下列問題:
(1)氫氣的燃燒熱△H=
-286.0
-286.0
kJ/mol.
(2)在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng),下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是
ac
ac
(填序號).
a.混合氣體的壓強不再發(fā)生變化
b.混合氣體的密度不再發(fā)生變化
c.反應(yīng)容器中N
2、NH
3的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化
d.單位時間內(nèi)斷開a個H-H鍵的同時形成3a個N-H鍵
e.三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比
(3)在恒溫恒容的密閉容器中,合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線如圖所示.請回答下列問題:
①表示N
2 的濃度變化的曲線是
C
C
(選填曲線代號“A”、“B”或“C”).
②前25min 內(nèi),用H
2 的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是
0.12 mol?L-1?min-1
0.12 mol?L-1?min-1
.
③在25min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
(計算結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示).
若升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將
減小
減小
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(4)在第25min 末,保持其它條件不變,若升高反應(yīng)溫度并設(shè)法保持該溫度不變,在第35min末再次達(dá)到平衡.平衡移動過程中H
2 濃度變化了1.5mol?L
-1,請你在圖中畫出第25min~40min NH
3濃度變化曲線.
(5)在一定溫度下,將1mol N
2和3mol H
2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時,測得氣體總物質(zhì)的量為2.8mol.
①達(dá)平衡時,H
2的轉(zhuǎn)化率α
1=
60%
60%
.
②在相同條件下,若起始時只將NH
3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時NH
3的轉(zhuǎn)化率為α
2,當(dāng)α
1+α
2=1時,則起始時n (NH
3)=
2
2
mol.