Question

一种“人工固氮”的新方法是在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂表面与水发生反应生成NH₃：N₂＋3H₂O2NH₃＋O₂

进一步研究NH₃生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(反应时间3 h)：

T/℃	30	40	50
生成NH3量/(10^－6 mol)	4.8	5.9	6.0

请回答下列问题：

(1)50℃时从开始到3 h内以O₂物质的量变化表示的平均反应速率为        mol·h^－1。

(2)该反应过程与能量关系可用如图表示，则反应的热化学方程式是                    。

(3)与目前广泛应用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率较慢。请提出可提高其反应速率且增大NH₃生成量的建议：                                        。

(4)工业合成氨的热化学方程式为N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol。在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N₂和4 mol H₂，达到平衡时，N₂的转化率为50%，体积变为10 L。求：

①该条件下的平衡常数为        ；

②若向该容器中加入a mol N₂、b mol H₂、c mol NH₃，且a、b、c均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量        (填“>”“<”或“＝”)92.4 kJ。

Answer

(1)1.5×10－6

(2)N2(g)＋3H2O(l)=2NH3(g)＋O2(g) ΔH＝＋765.2 kJ/mol

(3)升高温度

(4)①400 ②<

【解析】(4)①K＝＝＝400。

②当加入2 mol N2和4 mol H2时，生成2 mol NH3，放出92.4 kJ的热量，而当加入a mol N2、b mol H2和c mol NH3时，平衡时NH3仍为2 mol，则生成的NH3为(2－c) mol，则放出的热量小于92.4 kJ。