Question

科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．據(jù)報道：在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH₃和O₂．
（1）已知：①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H_l=-285.6kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H₂=-92.2kJ/mol
寫出此條件下氮氣和水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）氨可用于工業(yè)制硝酸，其主反應(yīng)為：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0，此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為

 

，若此反應(yīng)起始的物質(zhì)的量相同，則如圖所示的關(guān)系圖正確的是

 

（填序號）

在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表：

時間/濃度	c（NH3）（mol/L）	c（O2）（mol/L）	c（NO）（mol/L）
起始	0.8000	1.600	0.000
第2min	0.6000	a	0.2000
第4min	0.3000	0.9750	0.5000
第6min	0.3000	0.9750	0.5000
第8min	0.7000	1.475	0.1000

①反應(yīng)在第2min到第4min時，O₂的平均反應(yīng)速率為

 

mol?L^-1?min^-1．
②反應(yīng)在第2min時改變了條件，改變的條件可能是

 

．
③在第6min時，改變了反應(yīng)的條件，該平衡向

 

移動（填“左”或“右”）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計算求出△H；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式寫出平衡常數(shù)表達式；根據(jù)影響平衡的因素分析；
①根據(jù)參加反應(yīng)的氨氣的量求出氧氣的量，然后求出反應(yīng)速率；
②容積固定的密閉容器，因此改變壓強無影響，有速率變快，所以是升高溫度或加了催化劑；
③在第6min時，反應(yīng)物增加說明平衡向逆方向移動．

解答：解：（1）先根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出方程2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），在根據(jù)目標方程改寫分方程，方程①×6再反寫，與方程②×2相加，
所以△H=△H₂-6△H_l═-92.2×2+285.6×6=1529.22kJ/mol；故答案為：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1529.2kJ/mol；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式寫出平衡常數(shù)表達式K=

c4(NO)c6(H2O)

c4(NH3)c5(O2)

；故答案為：

c4(NO)c6(H2O)

c4(NH3)c5(O2)

；
A、反應(yīng)的△H＜0，升高溫度平衡逆移，氨氣濃度增大，故1200℃的曲線應(yīng)在上面，故A錯誤；
B、該反應(yīng)正方向為計量數(shù)增大的方向，所以增大壓強平衡逆移，NO的含量減少，故B正確；
C、升高溫度平衡逆移，水的含量減小，故C錯誤；
D、加催化劑平衡不移動，反應(yīng)速率加快，故D正確；
故答案為：B、D；
①第2min到第4min，參加反應(yīng)的氨氣為c（NH₃）=0.6-0.3=0.3mol?L^-1參加反應(yīng)的氧氣為：c（O₂）=

5

4

×0.3mol?L^-1=0.24mol?L^-1
 v（O₂）=

c(O2)

t

=0.1875 mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.1875；
②容積固定的密閉容器，因此改變壓強無影響，因為速率變快，所以是升高溫度或加了催化劑，故答案為：升高溫度或使用催化劑；
③在第6min時，反應(yīng)物增加說明平衡向逆方向移動，故答案為：左．

點評：本題考查了利用蓋斯定律求算反應(yīng)熱，化學(xué)平衡移動，平衡常數(shù)，反應(yīng)速率的計算，綜合性較強．