化学反应原理在科研和生产中有广泛应用.
Ⅰ.氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键.海洋中无机氮的循环过程可用图1表示.
(1)海洋中的氮循环起始于氮的固定,其中属于固氮作用的一步是
(填图中数字序号).
(2)有氧时,在硝化细菌作用下,NH
4+可实现过程④的转化,将过程④的离子方程式补充完整:
NH
4++5O
2═2NO
2-+
H
++
+
Ⅱ.工业合成氨原理是:N
2(g)+3H
2(g)⇌2NH
3(g)△H<0,当反应器中按n(N
2):n(H
2)=1:3投料,分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时,混合物中NH
3的物质的量分数随压强的变化曲线如图2.
(1)曲线a对应的温度是
.
(2)关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是
.
A.及时分离出NH
3可以提高H
2的平衡转化率
B.上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N)
C.M点比N点的反应速率快
D.如果N点时c(NH
3)=0.2mol•L
-1,N点的化学平衡常数K≈0.93L
2/mol
2Ⅲ.尿素[CO(NH
2)
2]是一种非常重要的高效氮肥,工业上以NH
3、CO
2为原料生产尿素,该反应实际为两步反应:
第一步:2NH
3(g)+CO
2(g)═H
2NCOONH
4(s)△H=-272kJ•mol
-1第二步:H
2NCOONH
4(s)═CO(NH
2)
2(s)+H
2O(g)△H=+138kJ•mol
-1(1)写出工业上以NH
3、CO
2为原料合成尿素的热化学方程式:
(2)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5L密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如图3所示:
已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第
步反应决定,总反应进行到
min时到达平衡.
(3)电解尿素[CO(NH
2)
2]的碱性溶液制纯净氢气的过程中同时产生氮气.电解时,阳极的电极反应式为
.