氮的固定有三種途徑:生物固氮、自然固氮和工業(yè)固氮。根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道: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壓力1.0×105 Pa、反應(yīng)時間1 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)的化學(xué)方程式:2N
2(g)+6H
2O(l)
4NH
3(g)+3O
2(g)ΔH=a kJ·mol
-1回答下列問題:
(1)此合成反應(yīng)的a________0;ΔS________0,(填“>”、“<”或“=”)
(2)已知:N
2(g)+3H
2(g)
2NH
3(g) ΔH=-92 .4 kJ·mol
-1 2H
2(g)+O
2(g) ===2H
2O(l) ΔH =-571.6 kJ·mol
-1則2N
2(g)+6H
2O(l)===4NH
3(g)+3O
2 (g) ΔH=________kJ·mol
-1(3)從323 K到353 K,氨氣的生成量減少的可能原因_________________;
(4)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N
2(g)+3H
2(g)
2NH
3(g) ΔH=-92 .4 kJ·mol
-1,分別研究在T
1、T
2和T
3(T
1<T
2<T
3)三種溫度下合成氨氣的規(guī)律。下圖是上述三種溫度下不同的H
2和N
2的起始組成比(起始時N
2的物質(zhì)的量均為1 mol)與N
2平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。請回答:
①在上述三種溫度中,曲線X對應(yīng)的溫度是________。
②a、b、c三點H
2的轉(zhuǎn)化率最小的是________點、轉(zhuǎn)化率最大的是________點。
③在容積為1.0 L的密閉容器中充入0.30 mol N
2(g)和0.80 mol H
2(g),反應(yīng)在一定條件下達到平衡時,NH
3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH
3的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為4/7。該條件下反應(yīng)2NH
3(g)
N
2(g)+3H
2(g)的平衡常數(shù)為________ 。