Question

【題目】合成氯是人類研究的重要課題，目前工業(yè)合成氨的原理為：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-93.0kJ/mol

（1）某溫度下，在2 L密閉容器中發(fā)生上述反應，測得數(shù)據(jù)如下

時間/h 物質(zhì)的量/mol	0	1	2	3	4
N2	2.0	1.83	1.7	1.6	1.6
H2	6.0	5.49	5.1	4.8	4.8
NH3	0	0.34	0.6	0.8	0.8

①0~2 h內(nèi)，v(N2)=____________。

②平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率為____；該溫度下，反應2NH3(g)N2(g) + 3H2(g) 的平衡常數(shù)K=___(mol/L)2。

③若保持溫度和體積不變，起始投入的N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol、c mol，達到平衡后，NH3的濃度與上表中相同的為_______(填選項字母)。

A．a(chǎn)=l、b=3、c=0 B．a(chǎn)=4、b=12、c=0

C．a(chǎn)=0、b=0、c=4 D．a(chǎn)=l、b=3、c=2

（2）另據(jù)報道，常溫、常壓下，N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應，生成NH3和O2。已知：H2的燃燒熱ΔH=-286.0kJ/mol，則用N2與水反應制NH3的熱化學方程式為________________________________。

Answer 1

【答案】0.075mol/(L·h)20%69.12C D2N2(g)＋6H2O(l)=4NH3(g)＋3O2(g) △H=＋1530kJ·mol－1

【解析】

（1）①由圖表數(shù)據(jù)，結(jié)合V=△c/△t計算v（N2）的反應速率；

②依據(jù)化學平衡三段式列式計算轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)；

③達到平衡后，NH3的濃度與上表中相同，說明反應達到相同的平衡狀態(tài)，將ABCD選項中轉(zhuǎn)化為起始量后分別和表中的平衡對比分析；

（2）依據(jù)熱化學方程式N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-93.0kJ·mol－1，書寫氫氣的燃燒熱的熱化學方程式為H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.6KJ·mol－1，結(jié)合蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；

（1）①圖表數(shù)據(jù)中2h氮氣的物質(zhì)的量變化為2.0mol－1.7mol=0.3mol，0～2h內(nèi)，v（N2）= =0.075mol·L-1·h-1；

②3h反應達到平衡狀態(tài)，依據(jù)化學平衡的三段式列式計算：反應2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常數(shù)是反應N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的平衡常數(shù)的倒數(shù)；

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始量（mol） 2.0 6.0 0

變化量（mol） 0.4 1.2 0.8

平衡量（mol） 1.6 4.8 0.8

氫氣的轉(zhuǎn)化率=1.2mol/6.0mol×100%=20%

平衡常數(shù)K==2/138.24；

反應2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常數(shù)=1/K=138.24/2=69.12；

③若保持溫度和體積不變，起始投入的N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol、c mol，達到平衡后，NH3的濃度與上表中相同說明達到相同的平衡狀態(tài)

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始量（mol） 2.0 6.0 0

A、a=l、b=3、c=0，起始量是原來的一半，壓強減小說明平衡逆向進行，氨氣的濃度減小，故A不符合；

B、a=4、b=12、c=0，起始量是原來的一倍，壓強增大說明平衡正向進行，氨氣的濃度增大，故B不符合；

C、 a=0、b=0、c=4，轉(zhuǎn)化為起始量為2mol氮氣和6mol氫氣，和表中起始量相同，達到相同平衡狀態(tài)，故C符合；

D、a=l、b=3、c=2轉(zhuǎn)化為起始量為為2mol氮氣和6mol氫氣，和表中起始量相同，達到相同平衡狀態(tài)，故D符合；

故選C D；

（2）熱化學方程式①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-93.0kJ·mol－1，書寫氫氣的燃燒熱的熱化學方程式為②H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.6KJ·mol－1，結(jié)合蓋斯定律計算（①-②×3）×2得到所需熱化學方程式；2 N2（g）+6 H2O （l）=4 NH3（g）+3 O2 （g）△H=+1530 kJ·mol－1；