Question

【題目】合成氨工業(yè)對化學(xué)工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起著重要作用。

（1）已知：N2（g）＋O2(g)＝2NO(g) △H1

H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O（1） △H2

4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O（1） △H3

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H4<0

則△H4＝ （用含△H1、△H2、△H3的代數(shù)式表示）。

（2）在其他條件相同時，分別測定合成氨反應(yīng)中N2的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)變化的曲線如下圖A、B所示，其中正確的是 （填“A”或“B”），其判斷理由是 。

（3）在體積為2L的密閉容器中按物質(zhì)的量1:3的比例充入N2、H2，進(jìn)行下列四組合成氨實(shí)驗(yàn)：

組別	溫度	N2起始量/mol	N2的物質(zhì)的量/mol
			5(s)	10(s)	15(s)	20(s)	25(s)	30(s)	35(s)
Ⅰ	T1	0.1	0.094	0.089	0.085	0.0825	0.081	0.080	0.080
Ⅱ	T2	0.1	0.090	0.085	0.082	0.080	0.080	0.080	0.080
Ⅲ	T3	0.2	0.179	0.165	0.153	0.146	x	x	x
Ⅳ	T4	0.2	0.173	0.161	0.155	0.150	0.150	0.150	0.150

①實(shí)驗(yàn)Ⅰ前10秒的平均速率v（NH3）＝ mol·L-1·s-1,T1溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝ （列出計(jì)算式）。

②與實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比，實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變了一個條件，該條件可能是 。

③與實(shí)驗(yàn)I相比，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中N2的平衡轉(zhuǎn)化率 （填“增大”、“減小”或“不變”），平衡常數(shù)K （填“增大”、“減小”或“不變”）。

④實(shí)驗(yàn)Ⅲ與實(shí)驗(yàn)Ⅳ的反應(yīng)條件溫度不同，則T1 （填“大于”、“小于”或“等于”）T2，原因是 。

Answer 1

【答案】（1）△H1+3△H2－1/2△H3

（2）B；合成氨反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正移，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大

（3）①0.0011 (mol·L-1)-2[答出5.79 (mol·L-1)-2也可]

②加催化劑 ③增大 不變

④小于 T2時的平衡常數(shù)小于T1時的平衡常數(shù)且正反應(yīng)放熱（或Ⅳ中前10s的平均反應(yīng)速率比Ⅲ大，N2的平衡轉(zhuǎn)化率比Ⅲ小）

【解析】

試題分析：（1）已知：①N2（g）＋O2(g)＝2NO(g) △H1

②H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O（1） △H2

③4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O（1） △H3

則根據(jù)蓋斯定律可知①+3×②－0.5×③即得到N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反應(yīng)熱△H4＝△H1+3△H2－1/2△H3。

（2）合成氨反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，則裝置圖B正確。

（3）①實(shí)驗(yàn)Ⅰ前10秒內(nèi)消耗氮?dú)馐?.1mol－0.089mol＝0.011mol，則生成氨氣是0.022mol，濃度是0.011mol/L，所以平均速率v（NH3）＝0.011mol/L÷10s＝0.0011mol·L-1·s-1；T1溫度下平衡時消耗氮?dú)馐?.02mol，同時消耗氫氣是0.06mol，生成氨氣是0.04mol，則平衡時氮?dú)馐?.04mol/L，氫氣是0.12mol/L，氨氣是0.02mol/L，則合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝ (mol·L-1)-2。

②與實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比，實(shí)驗(yàn)Ⅱ到達(dá)平衡的時間減少，平衡狀態(tài)不變，則改變的條件可能是使用了催化劑。

③實(shí)驗(yàn)Ⅲ中進(jìn)行到20s時氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率是，實(shí)驗(yàn)I氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率是0.2，所以與實(shí)驗(yàn)I相比，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中N2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，溫度不變，平衡常數(shù)K不變。