17. 氮是自然界重要元素之一,研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。
已知:
物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
回答下列问题:
(1)恒温下,将
空气(
和
的体积分数分别为0.78和0.21,其余为惰性组分)置于容积为
的恒容密闭容器中,假设体系中只存在如下两个反应:
i
ii
①
_______。
②以下操作可以降低上述平衡体系中
浓度的有
_______(填标号)。
A.缩小体积
B.升高温度
C.移除
D.降低
浓度
③若上述平衡体系中
,则
______________(写出含a、b、V的计算式)。
(2)氢气催化还原
作为一种高效环保的脱硝技术备受关注。高温下氢气还原
反应的速率方程为
为速率常数。在一定温度下改变体系中各物质浓度,测定结果如下表。
组号 | | | |
1 | 0.10 | 0.10 | r |
2 | 0.10 | 0.20 | |
3 | 0.20 | 0.10 | |
4 | 0.05 | 0.30 | ? |
表中第4组的反应速率为
_______。(写出含r的表达式)
(3)①以空气中的氮气为原料电解合成氨时,
在
_______(填“阴”或“阳”)极上发生反应,产生
。
②氨燃料电池和氢燃料电池产生相同电量时,理论上消耗
和
的质量比为
,则在碱性介质中氨燃料电池负极的电极反应式为
_______。
③我国科学家研究了水溶液中三种催化剂(a、b、c)上
电还原为
(图1)和
电还原为
(图2)反应历程中的能量变化,则三种催化剂对
电还原为
的催化活性由强到弱的顺序为
_______(用字母a、b、c排序)。