研究氮的固定具有重要意义。
(1)雷雨天气中发生自然固氮后,氮元素转化为________而存在于土壤中。处于研究阶段的化学固定
新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应:
2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) △H K ①
已知:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H1=-92.4kJ·mol-1 K1 ②
2H2(g) +O2(g) =2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-1 K2 ③
则△H =________;K=___________(用K1和 K2表示)。
(2)在四个容积为2L的密闭容器中,分别充入1mol N2、3mol H2O,在催化剂条件下进行反应①3h,实验数据见下表:
序号
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第一组
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第二组
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第三组
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第四组
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t/℃
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30
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40
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50
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80
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NH3生成量/(10﹣6mol)
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4.8
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5.9
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6.0
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2.0
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下列能说明反应①达到平衡状态的是_____(填字母)。
a.NH3和O2的物质的量之比为4∶3
b.反应混合物中各组份的质量分数不变
c.单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3
d.容器内气体密度不变
若第三组反应3h后已达平衡,第三组N2的转化率为___________;第四组反应中以NH3表示的反应速率是__________________,与前三组相比,NH3生成量最小的原因可能是_________________。
(3)美国化学家发明一种新型催化剂可以在常温下合成氨,将其附着在电池的正负极上实现氮的电化学固定,其装置示意图如下:
则开始阶段正极反应式为_____________;忽略电解过程中溶液体积变化,当电池中阴极区溶液pH = 7时,溶液中NH3·H2O的浓度为___________( Kb=2×10-5mol·L-1);当电池中阴极区呈红色时,溶液中离子浓度由大到小的顺序为_________________。