Question

【題目】氨的合成是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破。其原理如下：

N2( g) +3H2( g) 2NH3( g) △H= -92.4kJ/mol

據(jù)此回答下列與NH3有關(guān)的問題：

(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K =_________ 。

(2)①500℃時(shí)，若把10molN2與20molH2置于體積為10L的密閉容器內(nèi)，測得容器內(nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化關(guān)系如下表：

壓強(qiáng)/MPa	9.6	8.4	7.6	7.0	6.4	6.4	6.4	6.4
時(shí)間/min	0	1	2	3	4	5	6	7

則從反應(yīng)開始到平衡這段時(shí)間內(nèi)，v(H2)=_________mol/(L·min)。若達(dá)到平衡后，再充人5mol N2與10molH2，再次達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)與原平衡狀態(tài)相比_____(填“增大”“減小”或“不變”）。

②合成氨反應(yīng)中，在其他條件相同時(shí)，分別測定N2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)（p1、p2)下隨溫度變化的曲線，下列圖示正確的是_____(填“A”或“B”）；比較p1、p2的大小關(guān)系：_____________。

③某溫度下，在恒壓的某密閉容器中投入等物質(zhì)的量的N2和H2，一段時(shí)間后測得H2的體積分?jǐn)?shù)為40%，之后保持不變，則達(dá)到平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為________________。

(3)尿素[CO(NH2)2]是一種高效化肥，也是一種化工原料，與水在一定條件下可以生成氨氣：

CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H = +133.6kJ/mol。關(guān)于該反應(yīng)，下列說法正確的

是______(填序號(hào)）。

a.從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡時(shí)容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變

b.在平衡體系中再加入少量CO(NH2)2，平衡正向移動(dòng)

c.降低溫度使尿素的轉(zhuǎn)化率減小

d.恒溫恒容時(shí)，向平衡體系中再充人少量氨氣，平衡常數(shù)減小

(4)將氨氣溶于水得到氨水，是一種弱堿。常溫下，現(xiàn)將amol/L氨水和0.01mol/L鹽酸等體積混合后，溶液中c(NH4+)=c(Cl-)，則氨水的Kb=_____________。（用含a的代數(shù)式表示）

Answer 1

【答案】 （或0.375） 增大 A p2>p1 ac

【解析】 (1) N2( g) +3H2( g) 2NH3( g)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K = 。

(2)①從表中數(shù)據(jù)可知，容器內(nèi)的壓強(qiáng)在4min后不再發(fā)生變化了，說明反應(yīng)在4min時(shí)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。在同溫同體積條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于它們的物質(zhì)的量之比，所以反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量為（10mol+20mol） = 20mol ，反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減少了10mol 。

N2( g) +3H2( g) 2NH3( g) △n

1 3 2 2

由反應(yīng)前后的氣體的變化可以求出H2的變化量為15mol,所以從反應(yīng)開始到平衡這段時(shí)間內(nèi)，v(H2)= = = mol/(L·min)。若達(dá)到平衡后，再充人5mol N2與10molH2，由于投料比例與原投料相同，所以相當(dāng)于對(duì)原平衡施加了增大壓強(qiáng)的條件，平衡將向氣體體積減小的方向即正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以再次達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)與原平衡狀態(tài)相比增大了。

②合成氨反應(yīng)中，在其他條件相同時(shí)，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率變小；由于正反應(yīng)是氣體體積減小的方向，所以增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率增大，分析A和B兩圖像的信息， A中氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，與合成氨反應(yīng)相符，所以A正確；在相同溫度下，壓強(qiáng)越大，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行的程度就越大，所以氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率就越大，所以p2>p1 。

③某溫度下，在恒壓的某密閉容器中投入等物質(zhì)的量的N2和H2，假設(shè)它們的物質(zhì)的量都是1mol，達(dá)到平衡后H2的體積分?jǐn)?shù)為40%，假設(shè)氫氣的轉(zhuǎn)化率為則：

N2( g) +3H2( g) 2NH3( g)

起始量（mol） 1 1 0

變化量（mol）

平衡量（mol） 1- 1-

達(dá)到平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)= ，解之得 = 。

(3) CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H = +133.6kJ/mol，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，降低溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，尿素的轉(zhuǎn)化率減小。兩種反應(yīng)物一種是固體，另一種是液體，反應(yīng)開始后，生成氨氣和二氧化碳兩種氣體，所以反應(yīng)開始后混合氣體中兩種氣體的比例不再變化，所以其平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變。所以關(guān)于該反應(yīng)，說法正確的是ac 。b.在平衡體系中再加入少量CO(NH2)2，不能改變反應(yīng)物的濃度，所以平衡不移動(dòng)，b不正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變平衡常數(shù)不變，所以d不正確。

⑷常溫下，現(xiàn)將amol/L氨水和0.01mol/L鹽酸等體積混合后，溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=0.01mol/L=0.005mol/L，c()=amol/L-0.005mol/L由電荷守恒可知，c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，則氨水的Kb= 。