Question

合成氨工業生產條件：催化劑：鐵觸媒，溫度：400～500℃，壓強：30～50MPa．每生成0.1molNH₃放熱4.61kJ．
請回答：
（1）工業合成氨反應的熱化學方程式______

Answer 1

【答案】分析：（1）由外界條件對化學平衡以及化學反應速率的影響分析；
（2）根據化合價代數和為0以及反應的化學方程式計算；
（3）硝酸具有強氧化性，能將鐵氧化為三價鐵；
（4）N₂在正極發生還原反應生成NH₄⁺，以此書寫電極反應式．
解答：解：（1）每生成0.1molNH₃放熱4.61kJ，則反應的熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，升高溫度雖然不利于平衡向正反應方向移動，但能增大反應速率，縮短達到平衡的時間，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol；提高反應速率，縮短達到平衡的時間；
（2）鐵觸媒中n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=1：1，根據化合物化合價代數和為0可知，n（Fe）：n（O）=2：2.5=4：5，
n（Fe₂O₃）==1.5mol，
當n（Fe²⁺）：n（Fe³⁺）=1：2時活性最高，
則應生成1molFeO，
2Fe₂O₃+C=4FeO+CO₂↑，
     12g  4mol
     m    1mol
m=3g，
故答案為：4：5；3；
（3）硝酸具有強氧化性，硝酸會氧化其中可能存在的二價鐵，只能判斷樣品溶解于硝酸后中存在三價鐵而不能確定原樣品中鐵元素的價態，所以加入硝酸溶解不合理，應加入非氧化性酸溶解鐵觸媒，
故答案為：不合理；由于硝酸會氧化其中可能存在的二價鐵，結果只能判斷樣品溶解于硝酸后中存在三價鐵而不能確定原樣品中鐵元素的價態；
（4）N₂在正極發生還原反應生成NH₄⁺，電極反應式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，故答案為：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．
點評：本題考查氨的合成，題目難度中等，本題易錯點為（2），注意把握計算的角度，答題時仔細體會．