哈伯法合成氨技術的相關反應為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=－93kJ/mol(1)試根據表...

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問題詳情：

哈伯法合成氨技術的相關反應為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=－93kJ/mol

(1)試根據表中所列鍵能數據計算a的數值為_____________。

(2)在600℃下，向2L密閉容器中充入一定量的反應物並開始上述反應，圖表示N2的物質的量隨時間的變化曲線。

用H2表示0~10min內該反應的平均速率v(H2)= _____________，若該温度下K=0.0016L2/mol2，則在10min時c(H2)= _____________。

(3)在哈伯合成法中，平衡時NH3的體積分數與反應體系的壓強(P)、温度(T)的關係如圖B。則P1_____________P2(選填¨大於”、“小於”或¨不能確定”)，其他條件相同，不同壓強下在剛開始反應時反應物活化分子濃度較大的是_____________(選填“P1”、“P2”、“P3”或“不能確定”)，在日本的合成氨工業中，選擇合成温度為700℃的較高温，試從化學動力學的角度分析其理由是_____________。

(4)研究表明，合成氨的速率與相關物質的濃度的關係為v=kc(N2)c(H2)3/2c(NH3)－1，k為速率常數。能使合成氨的速率增大的措施是_____________。

A．使用更有效的催化劑

B．總壓強一定，增大n(N2 )/n(H2)的值

C．升高反應温度

D．按照原來比值增大反應物的濃度

E.將原容器中NH3及時分離出來

(5)如圖是利用NH3催化氧化釋放出電能的電池結構示意圖(氧化產物為無污染*氣體)，放電時O2應從_____________(填“a”或“b”)處通入，該電池負極的電極反應式為_____________。

【回答】

391 0.06mol/（L•min） 10mol/L 大於 P1 温度越高，反應速率越大（或提高催化劑的催化活*） ACDE b 2NH3—6e—=N2+6H+

【分析】

（1）根據反應熱等於反應物的總鍵能-生成物的總鍵能求算；

（2）根據起始和平衡時氮氣的濃度計算參加反應的*氣濃度和生成氨氣的濃度，根據速率和平衡常數公式計算；

（3）合成氨的反應是一個氣體體積減小的放熱反應，增大壓強，平衡右移，氨氣的體積分數增大；升高温度，平衡左移，氨氣的體積分數減小，但反應速率增大；

（4）由合成氨的速率與相關物質的濃度的關係為v=kc(N2)c(H2)3/2c(NH3)－1可知，反應速率的大小與反應物和生成物的濃度有關，增大c(H2)和c(N2)可增大反應速率，減小c(NH3)也可以增大反應速率。

（5）由電子流向可知，a電極為原電池負極，b電極為原電池正極。

【詳解】

（1）由反應熱與鍵能的關係可得，△H=（反應物的總鍵能-生成物的總鍵能）945kJ•mol-1+436kJ•mol-1×3-6a=-93kJ•mol-1，解得a=391，故*為391；

（2）由圖可知，從反應開始到平衡時氮氣的變化量為0.4mol，由方程式可知參加反應的*氣的物質的量為0.4mol×3=1.2mol、氨氣的生成量為0.4mol×2=0.8mol。*氣的反應速率為1.2 mol/2L/10min=0.06mol/（L•min）；平衡時，c(N2)為0.1mol/L，c(NH3)為0.4mol/L，由化學平衡常數K==0.0016，解得c(H2)=10 mol/L，故*為0.06mol/（L•min）；10 mol/L；

（3）由圖可知，温度相同時，氨氣的體積分數由大到小的順序為P1＞P2＞P3。該反應是一個氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡右移，氨氣的體積分數增大，則壓強的大小關係為P1＞P2；其他條件相同，壓強越大，剛開始反應時反應物濃度越大，活化分子濃度較大，則剛開始反應時反應物活化分子濃度較大的是P1；合成氨反應是一個放熱反應，升高温度，平衡左移，氨氣的體積分數減小，但温度越高，化學反應速率越大，達到平衡所需時間越小，故*為大於；P1；温度越高，化學反應速率越大；

（4）由合成氨的速率與相關物質的濃度的關係為v=kc(N2)c(H2)3/2c(NH3)－1可知，反應速率的大小與反應物和生成物的濃度有關，增大c(H2)和c(N2)或減小c(NH3）均可以增大反應速率，。

A、使用更有效的催化劑，降低反應活化能，增大反應速率；

B、由合成氨的速率與相關物質的濃度的關係可知，c(H2)對速率的影響大於c(N2)，總壓強一定時，增大n(N2 )/n(H2)的值相當於減小c(H2)，減小反應速率；

C、升高反應温度，活化分子數增大，增大反應速率；

D、按照原來比值增大反應物c(H2)和c(N2)，增大反應速率；

E、將原容器中NH3及時分離出來，減小c(NH3)，增大反應速率；

故能使合成氨的速率增大的措施為：ACDE；

（5）由電子流向可知，a電極為原電池負極，b電極為原電池正極，O2應從b電極通入發生還原反應，NH3應從a電極通入發生氧化反應生成N2，電極反應式為2NH3—6e—=N2+6H+，故*為b；2NH3—6e—=N2+6H+。

【點睛】

本題以合成氨為載體考查化學反應原理的綜合應用，涉及了化學平衡計算及影響因素、反應速率影響因素、原電池原理運用等，題目比較綜合，側重考查知識的遷移應用，注意運用基礎知識解答是關鍵。

知識點：化學反應熱的計算

題型：填空題