17.一種在常溫、常壓下催化電解實現(xiàn)工業(yè)合成氨反應(yīng)的工藝為:2N
2(g)+6H
2O(l)═4NH
3(g)+3O
2(g),ΔH
1=+1530kJ?mol
-1該反應(yīng)可分兩步完成:
反應(yīng)Ⅰ:N
2(g)+3H
2(g)═2NH
3(g)ΔH
2=-92.4kJ?mol
-1反應(yīng)Ⅱ:2H
2O(l)═2H
2(g)+O
2(g)ΔH
3請回答下列問題:
(1)ΔH
3=
kJ?mol
-1。
(2)將1.00molN
2和3.00molH
2充入到3L的恒容密閉容器中模擬反應(yīng)Ⅰ:
①該反應(yīng)中物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖甲所示,0~10min內(nèi),v(H
2)=
。
②不同溫度和壓強下測得平衡時混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖乙所示,則B、C兩點的平衡常數(shù)K
B
K
C(填“>”、“<”、“=”或“不確定”);B點時N
2的轉(zhuǎn)化率=
(保留2位有效數(shù)字)。
(3)從圖乙中獲知反應(yīng)Ⅰ存在著高溫降低平衡產(chǎn)率與低溫降低反應(yīng)速率等調(diào)控矛盾。在提高合成氨的產(chǎn)率的工業(yè)生產(chǎn)中,通常從以下多個視角來綜合考慮合理的工業(yè)生產(chǎn)條件:
反應(yīng)速率的視角:①加入催化劑;②提高溫度(控制在催化劑的活性溫度內(nèi))
平衡移動和原料的轉(zhuǎn)化率的視角:③
,④
。
(4)科學(xué)家為避免直接破壞N≡N鍵而消耗大量熱能,通過新型催化劑降低了反應(yīng)路徑中決速步的能壘(圖丙),使該反應(yīng)在常溫、常壓下采用電化學(xué)方法也能實現(xiàn),反應(yīng)裝置如圖丁所示:
①反應(yīng)路徑中的決速步為
。(填寫“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅳ”)
②陰極上的電極反應(yīng)式為
。