Question

（13分）氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。

（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

反应	大气固氮 N2 (g)+O2 (g)2NO(g)	工业固氮 N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)
温度/℃	27	2000	25	400	450
K	3.84×10^-31	0.1	5×10^8	0.507	0.152

①分析数据可知：大气固氮反应属于__________（填“吸热”或“放热”）反应。

②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__________。

③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因_______________________。

（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N₂的平衡转化率在不同压强（р₁、р₂）下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是________（填“A”或“B”）；比较р₁、р₂的大小关系_________。

（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如C所示，阴极的电极反应式是_____________。

（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N₂(g)+6H₂O(1)4NH₃(g)+3O₂(g)，则其反应热ΔH＝___________________。

（已知：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝－92.4kJ·mol^－1

2H₂(g) +O₂(g)2H₂O(l)   △H＝－571.6kJ·mol^－1 ）

Answer

（1）①吸热（1分）

②K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产

③从反应速率角度考虑，高温更好，但从催化剂活性等综合因素考虑选择500℃左右合适

（2）A р2＞р1

（3）N2+6e-+6H+2NH3

（4）+1530 kJ·mol－1

【解析】

试题分析：本题以氮的固定为背景考查原理性知识，通过K随温度的变化判断，大气固氮为吸热反应，而且270C时K值太小，化学反应进行的程度小，不适合大规模生产；人工固氮选择5000C左右，因为考虑到催化剂的活性；分析工业固氮的K随温度变化，确定为放热过程，所以A图正确，正反应为气体体积减小的反应，所以压强大N2的转化率高，所以р2＞р1；利用电化学反应制取氨气，通入的氮气发生还原反应，且介质为酸性，从而写出电极反应式：N2+6e-+6H+2NH3；2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)可以由反应[（1）×2-（2）×3]得到，根据盖斯定律确定其ΔH＝+1530kJ/mol.

考点：平衡常数的应用、化学平衡图像、原电池电极反应式的书写、盖斯定律。