科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法.曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N
2在催化剂(掺有少量Fe
2O
3的TiO
2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH
3,反应的化学方程式如下:N
2(g)+3H
2O(l)⇌2NH
3(g)+O
2(g).回答下列问题:
(1)进一步研究NH
3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N
2压力1.0×10
5Pa、反应时间3h),则该反应的正反应为______反应(填“吸热”或“放热”)
T/K | 303 | 313 | 323 |
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢.请提出可提高其反应速率且增大NH
3生成量的建议:______.
(3)合成氨工业中原料气N
2可从空气中分离得到,H
2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得.甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为:CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g).部分物质的燃烧热数据如下:
H
2(g):△H=-285.8kJ・mol
-1;
CO(g):△H=-283.0kJ・mol
-1;
CH
4(g):△H=-890.3kJ・mol
-1.
已知1mol H
2O(g)转变为1mol H
2O(l)时放出44.0kJ热量.写出CH
4和H
2O在高温下反应的热化学方程式______.
(4)有人设想寻求适合的催化剂和电极材料,以N
2、H
2为电极反应物,以HCl--NH
4Cl为电解质溶液制成新型燃料电池,请写出该电极的正极反应式______.
(5)生成的NH
3可用于制铵态氮肥,如(NH
4)
2SO
4、NH
4Cl,这些肥料显______性,原因是(用离子方程式表示)______,使用时避免与______物质合施.
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