Question

利用N₂和H₂可以實(shí)現(xiàn)NH₃的工業(yè)合成，而氨又可以進(jìn)一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
寫出氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣的熱化學(xué)方程式：

 

．
（2）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對(duì)反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的影響．實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）
①圖象中T₂和T₁的關(guān)系是：T₂

 

T₂（填“高于”“低于”“等于”“無(wú)法確定”）
②比較在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是

 

（填字母）．
（3）在一定溫度和催化劑下，將3.2mol H₂和1.2molN₂混合于一個(gè)容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，在2min末時(shí)反應(yīng)恰好達(dá)平衡，此時(shí)生成了0.8mol NH₃．計(jì)算：（寫出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）
①2min內(nèi)以H₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率；

 

②該條件下的平衡常數(shù)？

 

．

Answer 1

分析：（1）由已知熱化學(xué)方程式根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行；
②根據(jù)增加氫氣的物質(zhì)的量化學(xué)平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）利用三段式計(jì)算出各物質(zhì)的濃度變化、平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，
①根據(jù)v=

△c

△t

，計(jì)算v（H₂）；
②平衡常數(shù)k=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

，將平衡濃度代入計(jì)算．

解答：解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
由蓋斯定律可知，①×2-②×2+③×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol；
（2）①反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行，從T₁到T₂反應(yīng)物氮?dú)獾牧吭黾�，故T₁＜T₂，故答案為：低于；
②b點(diǎn)代表平衡狀態(tài)，c點(diǎn)又加入了氫氣，故平衡向右移動(dòng)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，故答案為：c；
（3）2min末時(shí)反應(yīng)恰好達(dá)平衡，此時(shí)生成了0.8mol NH₃．
            N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）；
開始（mol）：1.2      3.2              0
變化（mol）：0.4      1.2            0.8
平衡（mol）：0.8       2             0.8
所以①v（H₂）=

△c(H2)

△t

=

△n(H2) V

△t

=

1.2mol 2L

2min

=0.3mol/（L?min），
故答案為：0.3mol/（L?min）；
②平衡常數(shù)k=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

=

( 0.8mol 2L )2

( 0.8mol 2L )?( 2mol 2L )

=0.4（L²/mol²），
故答案為：0.4（L²/mol²）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、影響平衡移動(dòng)的因素、平衡圖象、化學(xué)平衡計(jì)算等，難度中等，注意掌握三段式解題法與蓋斯定律．