Question

15．氨是最重要的化工產(chǎn)品之一．
（1）合成氨工業(yè)中，合成塔中每消耗3mol H₂，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(shí)向容器內(nèi)放入1mol N₂和3mol H₂，達(dá)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入2mol N₂和6mol H₂，達(dá)平衡后放出的熱量為Q₂ kJ，則Q₂＞ 2Q₁（填“＞”、“＜”或“=”）
③已知：1mol N-H鍵斷裂吸收的能量約等于391_kJ．
（2）在0.5L的密閉容器中，一定量的氮?dú)夂蜌錃膺M(jìn)行合成氨反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表：

t/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

請(qǐng)完成下列問(wèn)題．
①試比較K₁．K₂的大小，K₁＞ K₂（填寫“＞”．“=”或“＜”）．
②下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是c（填序號(hào)字母）：
a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2     b．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變                         d．混合氣體的密度保持不變
③在400℃時(shí)，當(dāng)測(cè)得N₂、H₂和NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol時(shí)，則此時(shí)該反應(yīng)的v（N₂）_正=v（N₂）_逆（填寫“＞”．“=”或“＜”）

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(jì)算生成氨氣物質(zhì)的量，結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算Q₁，若在同體積的容器中充入2mol N₂和6molH₂，可以看作在原來(lái)平衡中加入1mol氮?dú)夂?mol氫氣，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行計(jì)算分析達(dá)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(jì)算得到N-H鍵斷裂吸收的能量；
（2）①對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)平衡常數(shù)越��；
②根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)判斷；
③化學(xué)平衡常數(shù)，正反應(yīng)平衡常數(shù)和你反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)的關(guān)系來(lái)確定平衡的移動(dòng)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(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)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(guò)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(lái)平衡中加入1mol氮?dú)夂?mol氫氣，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行達(dá)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）①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(dòng)，生成物濃度減小，反應(yīng)物濃度增大，所以K₁＞K₂，故答案為：＞；
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(jì)量數(shù)之比，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故a錯(cuò)誤；
b、不同物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比是平衡狀態(tài)，3υ（N₂）（正）=υ（H₂）（逆）是平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c、容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，氣體的物質(zhì)的量不變，該反應(yīng)達(dá)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(cuò)誤；
故答案為：c；
③400℃時(shí)，反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)K的值和反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)呈倒數(shù)，所以K=$\frac{1}{0.5}$=2；
容器的體積為0.5L，N₂、H₂和NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol時(shí)，400℃時(shí)，濃度商Q_c=$\frac{{4}^{2}}{4×{2}^{3}}$=0.5＜2，因此有v（N₂）_正＞v（N₂）_逆；
故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、意義，反應(yīng)速率計(jì)算等，題目難度中等，注意化學(xué)平衡常數(shù)大小說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行程度，與反應(yīng)難易無(wú)關(guān)、與反應(yīng)速率無(wú)關(guān)．