Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮元素的單質及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用．

（1）工業上利用N2和H2可以合成NH3，NH3又可以進一步制備肼（N2H4）等．已知：

N2（g）＋2O2（g）＝2NO2（g）ΔH＝＋67.7kJ·mol－1

N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－534.0kJ·mol－1

2NO2（g）N2O4（g）ΔH＝－52.7kJ·mol－1

寫出氣態肼在氣態四氧化二氮中燃燒生成氨氣和氣態水的熱化學方程式________；

（2）在固定體積密閉容器中，進行如下化學反應：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）ΔH＜0，其平衡常數K與溫度T的關系如下表：

T／K	298	398	498
平衡常數K	4.1×105	K1	K2

①該反應的平衡常數表達式：K＝________；

②判斷K1________K2（填寫“＞”， “＝”或“＜”）；

③下列各項能說明該反應已達到平衡狀態的是________（填字母）．

a．v（N2）正＝3v（H2）逆

b．混合氣體的密度保持不變

c．容器內壓強保持不變

d．容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1︰3︰2

e．N2和H2的轉化率相等

f．體系中氣體的平均摩爾質量不再改變

（3）一定溫度下，在1L密閉容器中充入1molN2和3molH2并發生反應．若容器容積恒定，10min達到平衡時，氣體的總物質的量為原來的，則該溫度下的化學平衡常數K＝________（保留兩位小數），以NH3表示該過程的反應速率v（NH3）＝________；

（4）實驗室制取氨氣的化學反應方程式________。

Answer 1

【答案】2N2H4（g）＋N2O4（g）＝3N2（g）＋4H2O ΔH＝－1083.0kJ·mol－1＞cf0.50（或50%）0.1mol·L－1·min－1Ca（OH）2＋2NH4C1CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

【解析】

(1)已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJmol-1，②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534.0kJmol-1，③2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－52.7kJ·mol－1，根據蓋斯定律，②×2-①-③得2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) 故△H=2×(-534.0kJmol-1)-67.7kJmol-1-(－52.7kJmol-1)=-1073.2kJmol-1，故熱化學方程式為2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1083kJmol-1，故答案為：2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1083kJmol-1；

(2)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0，平衡常數計算表達式k=，故答案為：；

②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，所以K1＞K2，故答案為：＞；

③a．不同物質表示速率之比等于系數之比不能說明到達平衡，當3v(N2)正=v(H2)逆說明反應達到平衡，故a錯誤；b．反應前后氣體的質量不變，容器的體積不變，所以密度不變，所以混合氣體的密度保持不變不能作為平衡的標志，故b錯誤；c．反應前后氣體體積減小，若壓強不變，說明反應達到平衡，故c正確；d．平衡時反應混合物中各組分的含量保持不變，但容器內N2、H2、NH3的濃度之比不一定為1：3：2，所以不能作為平衡的標志，故d錯誤；e．反應的N2和H2的物質的量之比為1:3，但起始時N2和H2的物質的量之比不一定為1:3，因此轉化率不一定相等，故轉化率相等不能說明達到平衡狀態，故e錯誤；f．體系中氣體的平均摩爾質量不再改變，說明氣體的物質的量不變，因為該反應為氣體的物質的量發生變化的反應，故平均摩爾質量不再改變，能夠判斷達到了平衡狀態，故f正確；故選cf；

(3)在1L密閉容器中，充入1molN2和3molH2，一定條件下發生合成氨反應，10min時達到平衡，依據平衡三段式列式，設氮氣轉化的物質的量為x，

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0

起始量(mol) 1 3 0

變化量(mol) x 3x 2x

平衡量(mol)1-x 3-3x 2x

平衡混合氣體的總物質的量為原來的，則=，得到x=0.5mol，所以N2的轉化率α(N2)=×100%=50%，c(NH3)==img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2019/04/22/08/9b4c084c/SYS201904220833492789101234_DA/SYS201904220833492789101234_DA.008.png" width="62" height="33" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />=1mol/L，所以v(NH3)==0.1mol/(Lmin)，故答案為：50%；0.05mol/(Lmin)；

(4)實驗室用氯化銨和熟石灰加熱制取氨氣，化學反應方程式為：2NH4Cl+Ca(OH)2 2 NH3↑+CaCl2+2H2O，故答案為：2NH4Cl+Ca(OH)22 NH3↑+CaCl2+2H2O。