Question

16．（1）液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視．它在安全性、價(jià)格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢．氨的燃燒實(shí)驗(yàn)涉及下列兩個相關(guān)的反應(yīng)：
①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₂
則反應(yīng) 4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$．（請用含有△H₁、△H₂的式子表示）
（2）若NH₃?$\frac{1}{2}$N₂+$\frac{3}{2}$H₂　K=a，則N₂+3H₂?2NH₃  K′=$\frac{1}{{a}^{2}}$．（用含a的式子表示）
（3）在體積為3L的恒容密閉容器中，合成氨N₂+3H₂?2NH₃實(shí)驗(yàn)，投入4mol N₂和9mol H₂在一定條件下合成氨，平衡時(shí)僅改變溫度測得的數(shù)據(jù)如表所示：

溫度（K）	平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量（mol）
T1	2.4
T2	2.0

已知：破壞1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化學(xué)鍵消耗的總能量小于破壞2mol NH₃（g）中的化學(xué)鍵消耗的能量．
①則T₁＜T₂（填“＞”、“＜”或“=”）
②在T₂下，經(jīng)過10min達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，則0～10min內(nèi)H₂的平均速率v（H₂）=0.1mol•L^-1•min^-1，平衡時(shí)N₂的轉(zhuǎn)化率α（N₂）=25%．
③下列圖象分別代表焓變（△H）、混合氣體平均相對分子質(zhì)量（$\overline{M}$）、N₂體積分?jǐn)?shù)φ（N₂）和氣體密度（ρ）與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系，其中正確且能表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是BC．

Answer 1

分析 （1）由①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₂
結(jié)合蓋斯定律可知，（①×3+②×2）×$\frac{1}{5}$得到4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；
（2）相同溫度下，同一反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；同一轉(zhuǎn)化關(guān)系，化學(xué)計(jì)量數(shù)變?yōu)樵�的n倍，則化學(xué)平衡常數(shù)為原來的n次方倍，以此來解答；
（3）破壞1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化學(xué)鍵消耗的總能量小于破壞2mol NH₃（g）中的化學(xué)鍵消耗的能量，則合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
①由表格數(shù)據(jù)可知，T₁對應(yīng)的氨氣平衡時(shí)物質(zhì)的量大，則T₁的溫度低；
②T₂K下，經(jīng)過10min達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，則
        N₂+3 H₂?2NH₃，
開始 4      9      0
轉(zhuǎn)化 1      3      2
平衡 3      6      2
結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$及轉(zhuǎn)化率計(jì)算；
③焓變（△H）始終不變，混合氣體平均相對分子質(zhì)量為變量、N₂體積分?jǐn)?shù)φ（N₂）為變量，氣體密度（ρ）始終不變．

解答 解：（1）由①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₁
②4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₂
結(jié)合蓋斯定律可知，（①×3+②×2）×$\frac{1}{5}$得到4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l），則△H=$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$，
故答案為：$\frac{3△{H}_{1}+2△{H}_{2}}{5}$；
（2）若NH₃?$\frac{1}{2}$N₂+$\frac{3}{2}$H₂　K=a，則N₂+3H₂?2NH₃ K′=$\frac{1}{{a}^{2}}$，
故答案為：$\frac{1}{{a}^{2}}$；
（3）破壞1mol N₂（g）和3mol H₂（g）中的化學(xué)鍵消耗的總能量小于破壞2mol NH₃（g）中的化學(xué)鍵消耗的能量，則合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
①由表格數(shù)據(jù)可知，T₁對應(yīng)的氨氣平衡時(shí)物質(zhì)的量大，則T₁的溫度低，則T₁＜T₂，
故答案為：＜；
②T₂K下，經(jīng)過10min達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，則
         N₂+3 H₂?2NH₃，
開始 4      9         0
轉(zhuǎn)化 1      3         2
平衡 3      6        2
v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{3mol}{3L}}{10min}$=0.1mol•L^-1•min^-1，
平衡時(shí)N₂的轉(zhuǎn)化率α（N₂）=$\frac{1}{4}$×100%=25%，
故答案為：0.1mol•L^-1•min^-1；25%；
③焓變（△H）始終不變，混合氣體平均相對分子質(zhì)量（$\overline{M}$）為變量、N₂體積分?jǐn)?shù)φ（N₂）為變量，氣體密度（ρ）始終不變，隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體的物質(zhì)的量減小，則 $\overline{M}$隨時(shí)間增大而增大，直到達(dá)到平衡狀態(tài)不變；N₂體積分?jǐn)?shù)逐漸減小，到達(dá)到平衡狀態(tài)不變，由圖可知，正確且能表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的為BC，
故答案為：BC．

點(diǎn)評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算，把握化學(xué)平衡常數(shù)的意義、化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，注意反應(yīng)中化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系，題目難度中等．