Question

【題目】NH3是一種重要的化工原料，其合成及應(yīng)用一直備受廣大化學(xué)工作者的關(guān)注。N2和H2生成NH3的反應(yīng)為：N2（g）+3H2(g) 2NH3(g) △H=－92kJmol-1。

（1）已知：N2(g) 2N(g) ; H2(g) 2H(g)，則斷開1 mol N－H鍵所需要的能量是_____________kJ。

（2）有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件是_______________。

A. 低溫 B.高溫 C.低壓 D.高壓 E.催化劑

（3）向一個(gè)恒溫恒壓容器充入1 mol N2和3mol H2模擬合成氨反應(yīng)，下圖為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與總壓強(qiáng)（p）的關(guān)系圖。

若體系在T1、60MPa下達(dá)到平衡。

①此時(shí)平衡常數(shù)Kp_______（MPa）-2（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；計(jì)算結(jié)果保留3位小數(shù)）。

②T1_____________T2（填“>”、“<”或“=”）。

（4）合成氨反應(yīng)在催化劑作用下的反應(yīng)歷程為（*表示吸附態(tài)）：

第一步 N2（g） 2N*；H2（g） 2H*（慢反應(yīng)）

第二步 N*+H* NH*；NH*+H* NH2*；NH2* +H* NH3*；（快反應(yīng)）

第三步 NH3* NH3(g) （快反應(yīng)）

比較第一步反應(yīng)的活化能E1與第二步反應(yīng)的活化能E2的大小：E1__________E2（填“>”、“<”或“=”），判斷理由是________________________________________________。

（5）肼（N2H4）又稱為聯(lián)氨，可作火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。肼分子的電子式為_________。

Answer 1

【答案】391 AD 0.037 < > 活化能越大，一般分子成為活化分子越難，反應(yīng)速率越慢

【解析】

利用化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)來計(jì)算焓變，可規(guī)定吸熱為正，放熱為負(fù)，進(jìn)行代數(shù)和。合成氨是一個(gè)正向放熱的、氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，低溫和加壓對(duì)提高氨氣的產(chǎn)率有利；看平衡圖像時(shí)，可采用“定一議二”的方式進(jìn)行，固定壓強(qiáng)不變，看溫度對(duì)氨氣的含量的影響。

（1）設(shè)斷開1 mol N－H鍵所需要的能量是xkJ，則依據(jù)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H－92kJmol-1。，有946+436×3-6x=-92，解得x=391；

（2）合成氨反應(yīng)是一個(gè)正向放熱的反應(yīng)，所以降溫有利于提高產(chǎn)率；合成氨反應(yīng)是一個(gè)正向氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提高產(chǎn)率；

（3） ① N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

初始 1 3 0

變化 x 3x 2x

平衡 1-x 3-3x 2x

60%=，解得x=0.75mol，所以平衡時(shí)N2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.1，H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.3，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6，所以Kp==0.037；

②從圖像來看，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，T1時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)大于T2時(shí)，根據(jù)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，NH3是生成物的特點(diǎn)，確定T1相對(duì)于T2來說是降溫，即T1<T2；

（4）由題給信息知，第一步反應(yīng)慢，第2步反應(yīng)快，而反應(yīng)越快，說明其活化能越小，所以第一步反應(yīng)的活化能大于第2步反應(yīng)的活化能；

（5）肼（N2H4）又稱為聯(lián)氨，其中氮和氮之間形成單鍵，肼分子的電子式為。