Question

（14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

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：（1）分析数据，升高温度，反应的化学平衡常数增大，确定正反应吸热；但是其K值太小，正向进行的程度小，不适合大规模生产；工业固氮在500℃左右，主要考虑催化剂的催化活性；（2）工业固氮过程为放热反应，所以N2的转化率随温度的升高而减小，选项A正确；且压强越大，其转化率越大，所以р2＞р1，（3）阴极发生还原反应，结合实验简图可知，氮气在阴极发生反应：N2+6e-+6H+2NH3；（4）由盖斯定律：方程式2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g)的反应热：

ΔH＝（-92.4kJ/mol×2）-（-571.6kJ/mol×3）=+1530kJ/mol。

考点：化学反应的能量变化、化学平衡的图像、电解原理、盖斯定律。