Question

4．合成氨工業(yè)對化學(xué)工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起著重要作用．
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（1）△H₂
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）△H₃
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H₄＜0
則△H₄=△H₁+3△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃（用含△H₁、△H₂、△H₃的代數(shù)式表示）．
（2）在其他條件相同時(shí)，分別測定合成氨反應(yīng)中N₂的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)變化的曲線如圖A、B所示，其中正確的是B（填“A”或“B”），其判斷理由是合成氨反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正移，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大．

（3）在體積為2L的密閉容器中按物質(zhì)的量1：3的比例充入N₂、H₂，進(jìn)行下列四組合成氨實(shí)驗(yàn)：

組別	溫度	N2起始量/mol	N2的物質(zhì)的量/mol
			5（s）	10（s）	15（s）	20（s）	25（s）	30（s）	35（s）
Ⅰ	T1	0.1	0.094	0.089	0.085	0.0825	0.081	0.080	0.080
Ⅱ	T2	0.1	0.090	0.085	0.082	0.080	0.080	0.080	0.080
Ⅲ	T3	0.2	0.179	0.165	0.153	0.146	x	x	x
Ⅳ	T4	0.2	0.173	0.161	0.155	0.150	0.150	0.150	0.150

①實(shí)驗(yàn)Ⅰ前10秒的平均速率v（NH₃）=0.0011mol•L^-1•s^-1，T₁溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.022}{0.04×0.123}$ （mol•L^-1）^-2（列出計(jì)算式）．
②與實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比，實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變了一個條件，該條件可能是加催化劑．
③與實(shí)驗(yàn)I相比，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中N₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大（填“增大”、“減小”或“不變”），平衡常數(shù)K不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
④實(shí)驗(yàn)Ⅲ與實(shí)驗(yàn)Ⅳ的反應(yīng)條件溫度不同，則T₁小于（填“大于”、“小于”或“等于”）T₂，原因是T₂時(shí)的平衡常數(shù)小于T₁時(shí)的平衡常數(shù)且正反應(yīng)放熱．

Answer 1

分析 （1）知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（1）△H₂
③4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）△H₃
根據(jù)蓋斯定律，①+3×②-$\frac{1}{2}$×③得到N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），據(jù)此計(jì)算反應(yīng)的焓變；
（2）合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率減小；增大壓強(qiáng)平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大；
（3）①實(shí)驗(yàn)Ⅰ前10秒的平均速率v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$，物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比；合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，據(jù)此計(jì)算；
②催化劑只能加快反應(yīng)速率不會引起K的變化；
③根據(jù)溫度對平衡移動的影響知識來回答；
④對于放熱反應(yīng)，升高溫度，K減小，對于吸熱反應(yīng)，溫度升高，K增大．

解答 解：（1）知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（1）△H₂
③4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）△H₃
根據(jù)蓋斯定律，①+3×②-$\frac{1}{2}$×③得到N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H₄=△H₁+3△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃；故答案為：△H₁+3△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃；
（2）合成氨反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正移，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，所以圖B正確；
故答案為：B；合成氨反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正移，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大；
（3）①實(shí)驗(yàn)Ⅰ前10秒的平均速率v（N₂）=$\frac{\frac{0.1mol-0.089mol}{2L}}{10s}$=0.00055mol/（L•s），v（N₂）：v（NH₃）=1：2，所以v（NH₃）=0.0011mol/（L•s），N₂+3H₂?2NH₃
初始濃度：0.05    0.15     0
變化濃度：0.01      0.03     0.02
平衡濃度：0.04     0.12      0.02
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.0{2}^{2}}{0.04×0.1{2}^{3}}$（mol•L^-1）^-2；故答案為：0.0011；$\frac{0.0{2}^{2}}{0.04×0.1{2}^{3}}$（mol•L^-1）^-2；

②實(shí)驗(yàn)Ⅱ和實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度一樣，但是反應(yīng)速率加快，所以反應(yīng)是加入了催化劑，故答案為：加催化劑；
③溫度不變，K不變，實(shí)驗(yàn)Ⅲ相當(dāng)于在實(shí)驗(yàn)Ⅰ的基礎(chǔ)上增加壓強(qiáng)，平衡正向移動，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增加，故答案為：增大；不變；
④N₂+3H₂?2NH₃
初始濃度：0.1      0.3       0
變化濃度：0.025  0.075    0.05
平衡濃度：0.075     0.225   0.05
該溫度下K=$\frac{0.0{5}^{2}}{0.075×0.22{5}^{3}}$=2.93，要比實(shí)驗(yàn)Ⅰ溫度下的平衡常數(shù)小，該溫度下速率加快，應(yīng)該是升溫，但是平衡常數(shù)減小，所以反應(yīng)放熱，
故答案為：小于；T₂時(shí)的平衡常數(shù)小于T₁時(shí)的平衡常數(shù)且正反應(yīng)放熱．

點(diǎn)評 本題考查了平衡移動原理的應(yīng)用、蓋斯定律的應(yīng)用、平衡常數(shù)的應(yīng)用等，題目難度中等，側(cè)重于基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用考查，注意把握影響化學(xué)平衡的因素．