Question

把大氣中的游離態的氮轉化為氮的化合物的過程稱為固氮。生物固氮和大氣固氮（閃電時N₂轉化為NO）屬于自然固氮，這遠不能滿足人類的需要。工業固氮（合成氨）是目前人工固氮的主要方法。有關大氣固氮和工業固氮的平衡常數K值分別如下表一和表二。
表一：N₂+ O₂   2NO                    

溫度	27℃	2000℃
K值	3．84×10－31	0．1

 
表二：N₂+ 3H₂2NH₃      

溫度	25℃	350℃	400℃	450℃
K值	5×108	1．847	0．507	0．152

（1）根據上表中的數據分析，下列說法正確的是_________。
A、N₂+ O₂   2NO是吸熱反應
B、人類大規模模擬大氣固氮是沒有意義的
C、在常溫下，增加工業固氮的容器的壓強，K值會發生改變
D、工業固氮是放熱反應
（2）向某密閉容器中加入4 mol NH₃、1．2 mol H₂和一定量的N₂三種氣體，一定條件下發生反應，各物質的濃度隨時間變化如甲圖所示[已知0～t₁階段保持恒溫、恒容，且c(N₂)未畫出]。乙圖為t₂時刻后改變反應條件，反應速率隨時間的變化情況，已知在t₂、t₃、t₄、t₅時刻各改變一種不同的條件。

①若t₁="15" s，則t₀～t₁階段的反應速率為v(H₂)=　　　
②N₂的起始物質的量為　　　　　
③反應達到平衡狀態，下列說法中能表明已達到平衡狀態的是           
A、單位時間內生成a molN₂，同時生成3a mol H₂   B、容器的總壓強不再變化
C、混合氣體的密度不再變化        D、三個H—H 鍵斷裂的同時有六個H—N鍵斷裂
④t₄時刻改變的條件為　　      　　　，t₅時刻改變的條件為　　　　     　
⑤已知t₀～t₁階段該反應放出或吸收的熱量為Q kJ(Q為正值)，試寫出該反應的熱化學方程式：____________________________________________________________________

Answer 1

（1）ABD（2分）
（2）①0．02mol/(L·s)  ②1．2mol （各1分）  ③BD（2分）   ④減小壓強   升高    溫度（各1分） ⑤2NH₃(g) N₂ (g)+ 3H₂(g)  △H=+2．5QkJ/mol（2分）

解析試題分析：（1）A、從表一可以看出，隨著溫度的升高，K值增大，表明正向是吸熱的方向，正確；B、從表一數據還可以看出，即使是升高到2000℃ ，氮氣與氧氣生成一氧化氮的平衡常數也只達到0．1，但是對于人工合成氨來說，就是在25℃ ，其平衡常數也達到了5×10⁸，表明人類大規模模擬大氣固氮是沒有意義的，這種說法正確；C、K值只隨溫度的改變而改變，不隨壓強的改變而改變，錯誤；D、從表二可以看出，溫度越高，平衡常數越小，表明正向是一個放熱的方向。正確。
（2）反應速率是指單位時間內濃度的改變量：①
②從圖中可以計算出這容器的體積為：4L。
因為化學反應速率的比等化學計量數之比，因此：
那么N₂的起始物質的量為 
③A、單位時間內生成a molN₂，同時生成3a mol H₂，這種關系不管平衡與否，一直存在，不能作為達到平衡的標志，錯誤；B、氨氣分解生成氮氣和氫氣，是一個體積增大的反應，當混合氣體的總壓強不再變化時，意味著反應的各物質的量已不再隨時間的改變而改變，即達到平衡狀態，正確；C、與B和道理一樣，正確；D、三個H—H 鍵斷裂的同時有六個H—N鍵斷裂，這種關系是始終存在的，不管平衡與否。
④t₄時刻正逆反應速率都減小，且逆反應速率減小的程度大，表明平衡正向移動，而正向是吸熱和體積增大的方向，因此只能是減小壓強；t₅時刻正逆反應速率都增在，且正反應速率增大的程度大，表明平衡正向移動，而正向是吸熱和體積增大的方向，因此只能是升高溫度。
⑤2NH₃(g) N₂ (g)+ 3H₂(g)  △H=+2．5QkJ/mol（2分）。
考點：考查化學反應速率以及化學平衡的有關知識。