Question

【題目】氨的合成是人類科學技術上的一項重大突破。其原理如下：

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

據此回答下列與NH3有關的問題：

(1)該反應的化學平衡常數表達式為K =_________ 。

(2)①500℃時，若把10molN2與20molH2置于體積為10L的密閉容器內，測得容器內壓強隨時間的變化關系如下表：

壓強/MPa	9.6	8.4	7.6	7.0	6.4	6.4	6.4	6.4
時間/min	0	1	2	3	4	5	6	7

則從反應開始到平衡這段時間內，v(H2)=_________mol/(L·min)。若達到平衡后，再充人5mol N2與10molH2，再次達到平衡時NH3的體積分數與原平衡狀態相比_____(填“增大”“減小”或“不變”）。

②合成氨反應中，在其他條件相同時，分別測定N2的平衡轉化率在不同壓強（p1、p2)下隨溫度變化的曲線，下列圖示正確的是_____(填“A”或“B”）；比較p1、p2的大小關系：_____________。

③某溫度下，在恒壓的某密閉容器中投入等物質的量的N2和H2，一段時間后測得H2的體積分數為40%，之后保持不變，則達到平衡時H2的轉化率為________________。

(3)尿素[CO(NH2)2]是一種高效化肥，也是一種化工原料，與水在一定條件下可以生成氨氣：

CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H = +133.6kJ/mol。關于該反應，下列說法正確的

是______(填序號）。

a.從反應開始到達到平衡時容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變

b.在平衡體系中再加入少量CO(NH2)2，平衡正向移動

c.降低溫度使尿素的轉化率減小

d.恒溫恒容時，向平衡體系中再充人少量氨氣，平衡常數減小

(4)將氨氣溶于水得到氨水，是一種弱堿。常溫下，現將amol/L氨水和0.01mol/L鹽酸等體積混合后，溶液中c(NH4+)=c(Cl-)，則氨水的Kb=_____________。（用含a的代數式表示）

Answer 1

【答案】 （或0.375） 增大 A p2>p1 ac

【解析】 (1) N2( g) +3H2( g) 2NH3( g)的化學平衡常數表達式為K = 。

(2)①從表中數據可知，容器內的壓強在4min后不再發生變化了，說明反應在4min時達到了化學平衡狀態。在同溫同體積條件下，氣體的壓強之比等于它們的物質的量之比，所以反應后氣體的物質的量為（10mol+20mol） = 20mol ，反應后氣體的物質的量減少了10mol 。

N2( g) +3H2( g) 2NH3( g) △n

1 3 2 2

由反應前后的氣體的變化可以求出H2的變化量為15mol,所以從反應開始到平衡這段時間內，v(H2)= = = mol/(L·min)。若達到平衡后，再充人5mol N2與10molH2，由于投料比例與原投料相同，所以相當于對原平衡施加了增大壓強的條件，平衡將向氣體體積減小的方向即正反應方向移動，所以再次達到平衡時NH3的體積分數與原平衡狀態相比增大了。

②合成氨反應中，在其他條件相同時，由于正反應是放熱反應，所以升高溫度化學平衡向逆反應方向移動，氮氣的平衡轉化率變小；由于正反應是氣體體積減小的方向，所以增大壓強化學平衡向正反應方向移動，氮氣的平衡轉化率增大，分析A和B兩圖像的信息， A中氮氣的平衡轉化率隨溫度升高而減小，與合成氨反應相符，所以A正確；在相同溫度下，壓強越大，平衡向正反應方向進行的程度就越大，所以氮氣的平衡轉化率就越大，所以p2>p1 。

③某溫度下，在恒壓的某密閉容器中投入等物質的量的N2和H2，假設它們的物質的量都是1mol，達到平衡后H2的體積分數為40%，假設氫氣的轉化率為則：

N2( g) +3H2( g) 2NH3( g)

起始量（mol） 1 1 0

變化量（mol）

平衡量（mol） 1- 1-

達到平衡時H2的體積分數= ，解之得 = 。

(3) CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H = +133.6kJ/mol，反應為吸熱反應，其他條件不變時，降低溫度，化學平衡向逆反應方向移動，尿素的轉化率減小。兩種反應物一種是固體，另一種是液體，反應開始后，生成氨氣和二氧化碳兩種氣體，所以反應開始后混合氣體中兩種氣體的比例不再變化，所以其平均相對分子質量保持不變。所以關于該反應，說法正確的是ac 。b.在平衡體系中再加入少量CO(NH2)2，不能改變反應物的濃度，所以平衡不移動，b不正確；平衡常數只與溫度有關，溫度不變平衡常數不變，所以d不正確。

⑷常溫下，現將amol/L氨水和0.01mol/L鹽酸等體積混合后，溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=0.01mol/L=0.005mol/L，c()=amol/L-0.005mol/L由電荷守恒可知，c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，則氨水的Kb= 。