Question

（15分）氨氣是一種重要的化工原料，大量用于制造尿素、純堿、銨態(tài)氮肥以及硝酸，在有機(jī)合成工業(yè)中制合成纖維、塑料、染料等。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）氨氣是工業(yè)制備硝酸的重要原料，已知下列三個(gè)熱化學(xué)方程式：

① N₂ (g)+ 3H₂ (g) 2NH₃ (g)  △H₁

② 4NH₃(g) +5O₂ (g)＝ 4NO(g) +6H₂O(l)   △H₂

③ N₂ (g)+ O₂ (g)＝ 2NO (g)  △H

能否應(yīng)用△H₁和△H₂表示△H？

若能用△H₁和△H₂表示△H，則寫(xiě)出△H=                         ；若不能，說(shuō)明理由：

                                   。

（2）在相同的溫度下，容積相等的兩個(gè)恒容密閉容器（編號(hào)分別為a和b）中，一定量的氮?dú)夂蜌錃獍l(fā)生下列可逆反應(yīng)：

N₂(g) ＋ 3H₂(g)  2NH₃(g)  △H＝－92.4 kJ/mol

實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)起始時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量及平衡時(shí)放出的熱量如下表：

容器編號(hào)	起始時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol	平衡時(shí)反應(yīng)
N2	H2	NH3
a	1	3	0	23.1
b	2	6	0	未知（用E表示）

下列說(shuō)法正確的是          （填序號(hào)）

① 反應(yīng)a和反應(yīng)b的氫氣轉(zhuǎn)化率相同

②利用已知數(shù)據(jù)可以計(jì)算反應(yīng)b的平衡常數(shù)

③利用已知數(shù)據(jù)可以計(jì)算反應(yīng)b放出的能量E

④平衡時(shí)a、b兩個(gè)反應(yīng)的氨氣體積分?jǐn)?shù)為1:1

（3）溫度為400℃、壓強(qiáng)為30Mpa的情況下，密閉容器中發(fā)生氫氣與氮?dú)獾暮铣砂狈磻?yīng)：N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)   △H＜0 。

氨氣的物質(zhì)的量[n(NH₃)]和氫氣的物質(zhì)的量[n(H₂)]隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖：

正反應(yīng)速率最大的點(diǎn)是        （選填a、b、c、d中的一個(gè)或幾個(gè)），氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量[n(N₂)]相等的兩點(diǎn)是        （選填a、b、c、d中的兩個(gè)）；保持其他條件不變，將溫度改為600℃，在上圖中畫(huà)出反應(yīng)達(dá)到平衡的過(guò)程中氨氣的變化曲線。

（4）工業(yè)合成氨用煤制備原料氣氫氣時(shí)，往往排放大量的二氧化碳。實(shí)際工業(yè)生成中可利用二氧化碳聯(lián)合生產(chǎn)二甲醚（CH₃OCH₃），一定條件下，在容積固定的密閉設(shè)備中發(fā)生反應(yīng)：

2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(g)   △H＜0

兩個(gè)密閉恒容容器中在溫度均為T(mén)且保持不變的情況下進(jìn)行上述反應(yīng)，一段時(shí)間后測(cè)得兩個(gè)容器中有關(guān)數(shù)據(jù)及正逆反應(yīng)速率關(guān)系如下表：

容器	c(CO2) /mol·L－1	c(H2) /mol·L－1	c(CH3OCH3) /mol·L－1	c(H2O) /mol·L－1	v (正)和v (逆)比較
容器I	1.0×10－2	1.0×10－2	1.0×10－4	1.0×10－4	v (正)＝v (逆)
容器II	2.0×10－2	1.0×10－2	1.0×10－4	2.0×10－4

容器I中的反應(yīng)       (選填“是”或“否”)達(dá)到平衡狀態(tài)，該反應(yīng)在溫度為T(mén)時(shí)的平衡常數(shù)K=          。表格內(nèi)的空格處v(正)與v(逆)的大小關(guān)系是                。

 

Answer 1

【答案】

（1）不能，缺少氫氣的燃燒熱  （2分）

（2）②③  （2分）

（3）a  （2分）  cd  （2分）    （2分）

（4）是  （1分） 1.0 （3分）  v(正)＜v(逆) （1分） 

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)①②無(wú)法得到反應(yīng)③，因?yàn)槿鄙贇錃獾娜紵裏帷?/p>

（2）容器b相當(dāng)于在容器a的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以b中轉(zhuǎn)化率高，①、④不正確。根據(jù)a中放出的熱量可以得出該溫度下的平衡常數(shù)。又因?yàn)閍b中溫度相同，平衡常數(shù)相同，所以能計(jì)算出b中放出的熱量，因此②③正確，答案選②③。

（3）反應(yīng)物的濃度越大，正反應(yīng)速率越大，開(kāi)始階段反應(yīng)物的濃度越大，所以答案選a點(diǎn)。Cd兩點(diǎn)屬于平衡狀態(tài)，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量相同。應(yīng)用正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度，反應(yīng)速率都是增大的，但平衡時(shí)氨氣的濃度是減小的，所以圖像為（見(jiàn)答案）。

（4）容器1中正逆反應(yīng)速率是相等的，所以反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡時(shí)物質(zhì)的濃度可知，平衡常數(shù)是。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知＞1，所以正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率。