Question

7．氨對地球上的生物相當重要，它是許多食物和肥料的重要成分．氨也是制造硝酸、化肥、炸藥  的重要原料．氨在國民經(jīng)濟中占有重要地位．回答下列問題：
（1）合成氨工業(yè)中，合成塔中每產(chǎn)生2mol NH₃，放出92.2kJ熱量．
①工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol．
②若起始時向容器內(nèi)放入1mol N₂和3mol H₂，達平衡后N₂的轉(zhuǎn)化率為20%，則反應(yīng)放出的熱量為Q₁ kJ，則Q₁的數(shù)值為18.44；若在同體積的容器中充人2mol N₂和6molH₂，達平衡后放出的熱量為Q₂ kJ，則Q₂＞（填“＞”、“＜”或“=”）2Q₁．
③已知：

1mol N-H鍵斷裂吸收的能量約等于391kJ．
（2）在0.5L的密閉容器中，一定量的氮氣和氫氣進行合成氨反應(yīng)：N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃ （g），其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如表：

t/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

①平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，K₁＞（填“＞”、“＜”或“一”）K₂．
②一定溫度下，下列各項能作為判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是bc（填字母）．
a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2
b．濃度商Q=平衡常數(shù)K
c．容器內(nèi)壓強保持不變
d．混合氣體的密度保持不變
③在400℃時，當測得N₂、H₂和NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol時，則此時該反應(yīng)處于（填“處于”或“不處于”）平衡狀態(tài)．

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法分析書寫；
②依據(jù)化學(xué)平衡計算生成氨氣物質(zhì)的量，結(jié)合熱化學(xué)方程式計算Q₁，若在同體積的容器中充入2mol N₂和6molH₂，可以看作在原來平衡中加入1mol氮氣和3mol氫氣，相當于增大壓強，平衡正向進行計算分析達平衡后放出的熱量為Q₂kJ；
③依據(jù)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量計算得到N-H鍵斷裂吸收的能量；
（2）①對于放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動，反應(yīng)平衡常數(shù)越�。�
②平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
③根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)的關(guān)系來確定平衡的移動方向．

解答 解：（1）①合成塔中每每消耗3mol H₂，放出92.2kJ熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式寫出，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)放出的熱量寫出熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol；
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol；
②如圖是N₂和H₂反應(yīng)生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖，反應(yīng)焓變△H=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2KJ/mol
  1           3             0
  0.2      0.6         0.4
生成0.4mol氨氣放熱=$\frac{0.4mol}{2mol}$×92，2KJ=18.44KJ；
若在同體積的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原來平衡中加入1mol氮氣和3mol氫氣，相當于增大壓強，平衡正向進行達平衡后放出的熱量Q₂ 大于2Q₁；
故答案為：18.44；＞；
③合成氨工業(yè)中：3H₂+N₂?2NH₃，反應(yīng)焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量=3×436+945.8-6×N-H鍵鍵能=-92.2，N-H鍵鍵能=391kJ，
故答案為：391；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，生成物濃度減小，反應(yīng)物濃度增大，所以K₁＞K₂，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；＞；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，則
a、容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度之比等于計量數(shù)之比，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故a錯誤；
b、濃度商Q=平衡常數(shù)K，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c、容器內(nèi)壓強不變，氣體的物質(zhì)的量不變，該反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故c正確；
d、如果是在密閉容器中反應(yīng)，質(zhì)量不變，體積不變，密度始終不變，故d錯誤；
故答案為：bc；
③在400℃時，當測得N₂、H₂和NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol時，容器的體積為0.5L，N₂、H₂和NH₃的物質(zhì)的量濃度分別為4mol、2mol、4mol時，400℃時，濃度商Q_c=$\frac{{4}^{2}}{4×{2}^{3}}$=0.5=K，因此有v（N₂）_正=v（N₂）_逆，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，
故答案為：處于．

點評 本題考查反應(yīng)熱的計算、化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、意義，反應(yīng)速率計算等，題目難度中等，注意化學(xué)平衡常數(shù)大小說明反應(yīng)進行程度，與反應(yīng)難易無關(guān)、與反應(yīng)速率無關(guān)．