Question

科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道：在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑(摻有少量Fe₂O₃的TiO₂)表面與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH₃。進一步研究NH₃生成量與溫度的關(guān)系，部分實驗數(shù)據(jù)見下表(光照、N₂、壓強1.0×10⁵ Pa、反應(yīng)時間3 h)：

T/K	303	313	323	353
NH3生成量 /10－6 mol	4.8	5.9	6.0	2.0

相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：N₂(g)＋3H₂O(l)2NH₃(g)＋O₂(g)  

ΔH＝＋765.2 kJ·mol^－1

回答下列問題：(1)請畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化的示意圖，并進行必要標注。

(2)與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法固氮反應(yīng)速率慢。請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH₃生成量的建議：（寫兩點）

_______________________________；____________________________________。

(3)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)。設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充入0.60 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，反應(yīng)在一定條件下達到平衡時，NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)(NH₃的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為。計算：①該條件下N₂的平衡轉(zhuǎn)化率為        (保留一位小數(shù))。

 ②該條件下反應(yīng)2NH₃(g)N₂(g)＋3H₂(g)的平衡常數(shù)          。

     ③若反應(yīng)溫度不變，假如在容積為2.0 L的密閉容器中起始充入0.40 mol N₂(g)和0.40 mol H₂(g)，反應(yīng)3min時測得體系壓強為原來的3/4，這段時間H₂的平均反應(yīng)速率為                 。

Answer 1

有催化劑