.合成氨對人類生存具有重大意義，反應為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H(1)科學家研究在催化劑表...

問題詳情：

.合成氨對人類生存具有重大意義，反應為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ∆H

(1)科學家研究在催化劑表面合成氨的反應機理，反應步驟與能量的關係如圖所示(吸附在催化劑表面的微粒用*標註，省略了反應過程中部分微粒)。

① NH3的電子式是_______。

② 寫出步驟c的化學方程式_______。

③ 由影象可知合成氨反應的∆H______0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(2)傳統合成氨工藝是將N2和H2在高溫、高壓條件下發生反應。若向容積為1.0 L的反應容器中投入5 mol N2、15 mol H2，在不同溫度下分別達平衡時，混合氣中NH3的質量分數隨壓強變化的曲線如圖所示：

① 溫度T1、T2、T3大小關係是_______。

② M點的平衡常數 K = _______(可用分數表示)。

(3)目前科學家利用生物燃料電池原理(電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子)，研究室溫下合成氨並取得初步成果，示意圖如下：

① 導線中電子移動方向是_______。

② 固氮酶區域發生反應的離子方程式是_______。

③ 相比傳統工業合成氨，該方法的優點有_______。

【回答】

【*】    (1).     (2). *NNH + H2*N + NH3    (3). ＜    (4). T1＜ T2 ＜ T3    (5). 7.32×10-3    (6). a → b    (7). N2 + 6H+ + 6 MV+ = 2NH3 + 6 MV2+    (8). 條件溫和、生成氨的同時釋放電能

【解析】

【分析】

（1）①根據氨氣的中心原子N，最外層有5個電子，與三個*原子形成三對共用電子對，還剩一對孤對電子，得到電子式；

②根據影象，寫出化學方程式；

③能量值是降低的，故反應放熱，可以判斷∆H的大小；

(2)合成氨的反應放熱，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，根據影象，在相同的壓強下，溫度越高，氨氣的質量分數越小，可以得到T1、T2、T3大小關係；根據M點氨氣的質量分數，利用三段式求出M點的化學平衡常數；

(3)生物燃料電池的工作原理是N2+3H22NH3，其中N2在正極區得電子發生還原反應，H2在負極區失電子發生氧化反應，原電池工作時陽離子向正極區移動，據此分析判斷。

【詳解】（1）①根據氨氣的中心原子N，最外層有5個電子，與三個*原子形成三對共用電子對，還剩一對孤對電子，得到電子式，

故*為：；

②根據影象，化學方程式：*NNH + H2*N + NH3，

故*為：*NNH + H2*N + NH3；

③能量值是降低的，故反應放熱，可以判斷∆H<0，

故*為：＜；

(2) ①合成氨反應放熱，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，根據影象，在相同的壓強下，溫度越高，氨氣的質量分數越小，故溫度T1＜ T2 ＜ T3，

故*為：T1＜ T2 ＜ T3；

②設變化的氮氣的物質的量濃度為x

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

開始       5         15                      0 

變化       x         3x                      2x

平衡      5-x       15-3x                2x

M點氨氣的質量分數為40%，

則×100%=40%，解得x =2，

故K===7.32×10-3，

故*為：7.32×10-3；

(3) ①根據圖示，a極區，*氣被氧化為*離子，故MV+→MV2+被氧化，因此a為負極，b為正極，導線中電子移動方向是a → b，

故*為：a → b；

② 根據圖示，固氮酶區域發生反應為氮氣和MV+反應生成氨氣和MV2+，根據氧化還原反應規律，該離子方程式N2+6H++6MV+=2NH3+6MV2+，

故*為：N2+6H++6MV+=2NH3+6MV2+；

③傳統工業合成氨反應條件為高溫、高壓、催化劑，反應條件苛刻，該方法制取氨氣條件溫和、生成氨的同時釋放電能，

故*為：條件溫和、生成氨的同時釋放電能。

知識點：電離平衡單元測試

題型：綜合題