Question

12．目前工業(yè)合成氨的原理是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol
（1）己知一定條件下：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol．
（2）在恒溫恒容裝置中進行合成氨反應，各組分濃度-時間圖象如下．

①表示N₂濃度變化的曲線是C（填序號）．
②前25min 內，用H₂濃度變化表示的化學反應速率是0.12mol/（L•min）．
③在25min時，采取下列措施，能使N₂的轉化率提高的是bdef（填序號）．
a．通入1molN₂       b．通入1molH₂    c．通入1molHe氣
d．通入1molNH₃      e．通入1molHCl     f．通入1molN₂和3molH₂
（3）在恒溫恒壓裝置中進行工業(yè)合成氨反應，下列說法正確的是d（填序號）．
a．氣體體積不再變化，則已平衡
b．氣體密度不再變化，則已平衡
c．平衡后，壓縮容器，會生成更多NH₃
d．平衡后，往裝置中通入一定量Ar，平衡不移動
（4）電廠煙氣脫氮：主反應為：①4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0
副反應為：②2NH₃（g）+8NO（g）?5N₂O（g）+3H₂O（g）△H＞0
平衡混合氣中N₂與N₂O含量與溫度的關系如圖所示．

請回答：在400～600K時，平衡混合氣中N₂含量隨溫度的變化規(guī)律是隨溫度升高，N₂的含量降低，導致這種規(guī)律的原因是主反應為放熱反應，升溫使主反應的平衡左移或者副反應為吸熱反應，升溫使副反應的平衡右移，降低了NH₃和NO濃度，使主反應的平衡左移．

Answer 1

分析 （1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將$\frac{②×2-①}{6}$可得氫氣燃燒的熱化學方程式；
（2）①根據圖象可知，反應進行到25min時曲線A減少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C減少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根據方程式可知表示N₂濃度變化的曲線是C，H₂濃度變化的曲線為A，B為氨氣的濃度變化曲線；
②由圖可知，平衡時△c（A）=3mol/L、△c（B）=2mol/L、△c（C）=1mol/L，故△c（A）：△c（B）：△c（C）=3：2：1，故A代表氫氣、B代表氨氣、C代表氮氣，根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂）；
③提高N₂的轉化率，應使平衡正向移動，可增大壓強、增大氫氣的濃度等；
（3）a．正反應是體積減少的可逆反應，因此在恒溫恒壓下氣體體積不再變化時已平衡；
b．在反應過程中質量始終不變，但容器容積是變化的，所以密度是變化的，因此氣體密度不再變化說明反應達到平衡；
c．平衡后，往裝置中通入一定量Ar，壓強不變，容器容積增加，濃度降低，平衡向逆反應方向移動；
d．平衡后，壓縮容器，壓強增大，平衡向正反應方向進行；
（4）根據圖2中隨著溫度升高，氮氣、N₂O的含量變化進行分析；根據溫度對化學平衡影響及兩個可逆反應的反應熱情況進行分析．

解答 解：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將$\frac{②×2-①}{6}$可得H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol；
（2）①根據圖象可知，反應進行到25min時曲線A減少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C減少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根據方程式可知表示N₂濃度變化的曲線是C，A濃度變化的曲線為H₂，B為氨氣的濃度變化曲線，
故答案為：C；
②由圖可知，平衡時△c（A）=3mol/L、△c（B）=2mol/L、△c（C）=1mol/L，故△c（A）：△c（B）：△c（C）=3：2：1，故A代表氫氣、B代表氨氣、C代表氮氣，故v（H₂）=$\frac{3mol/L}{25min}$=0.12 mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.12mol/（L•min）；
③a．通入1molN₂，氮氣本身轉化率減小，故錯誤；
b．通入1molH₂，平衡正向移動，氮氣的轉化率變大，故正確；
c．通入1molHe氣，平衡不移動，氮氣的轉化率不變，故錯誤；
d．通入1molNH₃，相當于增大壓強，平衡正向移動，氮氣的轉化率變大，故正確；
e．通入1molHCl，氨氣濃度減小，平衡正向移動，氮氣的轉化率變大，故正確；
f．通入1molN₂和3molH₂，相當于增大壓強，平衡正向移動，氮氣的轉化率變大，故正確；
故選：bdef；
（3）a．反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向進行，氮氣轉化率減小，故a錯誤；
b．加入催化劑改變反應速率不改變化學平衡，氮氣轉化率不變，故b錯誤；
c．通入1molHe氣總壓增大，分壓不變平衡不變，氮氣轉化率不變，故c錯誤；
d．通入1molHCl和氨氣反應，促進平衡正向進行，氮氣轉化率增大，故d正確；
故答案為：d；
（4）根據圖象可知，在400K～600K時，平衡混合氣中N₂含量隨溫度的升高逐漸降低；主反應為放熱反應，升高溫度，平衡向著逆向移動，氮氣的含量減小，
故答案為：隨溫度升高，N₂的含量降低；主反應為放熱反應，升溫使主反應的平衡左移或者副反應為吸熱反應，升溫使副反應的平衡右移，降低了NH₃和NO濃度，使主反應的平衡左移．

點評 本題考查蓋斯定律、化學平衡圖象、化學平衡移動的影響因素、原電池原理的應用和電極反應書寫，題目難度中等，注意對基礎知識的理解掌握．