Question

11．1902年德國(guó)化學(xué)家哈伯研究出合成氨的方法．
（1）某溫度時(shí)，N₂與H₂反應(yīng)（可逆反應(yīng)）過程中的能量變化如圖1所示．

①寫出合成氨的熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92KJ/mol．
②下列敘述正確的是abc．
A．b曲線是加入催化劑時(shí)的能量變化曲線
B．在密閉容器中加入28gN₂、6gH₂，充分反應(yīng)放出的熱量小于92kJ
C．由圖可知，斷開1molN≡N鍵與3molH-H鍵吸收的能量和小于形成6molN-氮?dú)滏I所放出的能量
D．反應(yīng)物的總能量低于生成物的能量
（2）在一容積為4L的密閉容器中，加入0.4molN₂和1.2molH₂，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中NH₃的物質(zhì)的量濃度變化情況如圖2所示．據(jù)圖計(jì)算從反應(yīng)開始到平衡時(shí)，平均反應(yīng)速率?（H₂）為0.0375mol/（L•min），平衡時(shí)，c（N₂）為0.05mol/L．
（3）哈伯因證實(shí)N₂、H₂在固體催化劑（Fe）表面吸附和解吸以合成氨的過程而獲諾貝爾獎(jiǎng)．若用分別表示N₂、H₂、NH₃和固體催化劑，則在固體催化劑表面合成氨的過程可用如圖表示．吸附后，能量狀態(tài)最高的是B （填字母序號(hào)）．

Answer 1

分析 （1）①△H=放出的能量-吸收的能量；
②合成氨的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，且為放熱反應(yīng)，使用催化劑能降低正逆反應(yīng)的活化能，據(jù)此分析；
（2）根據(jù)v（H₂）=$\frac{3}{2}$c（NH₃）進(jìn)行計(jì)算；
（3）化學(xué)鍵的斷裂要吸收能量，且該反應(yīng)放熱．

解答 解：（1）①△H=放出的能量-吸收的能量=508KJ/mol-600KJ/mol=-92KJ/mol，故熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92KJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92KJ/mol；
②A．使用催化劑能降低正逆反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)的熱效應(yīng)，故b曲線是加入催化劑時(shí)的能量變化曲線，故a正確；
B．由于合成氨的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，故在密閉容器中加入28gN₂、6gH₂，充分反應(yīng)放出的熱量小于92kJ，故b正確；
C．由圖可知，斷開1molN≡N鍵與3molH-H鍵吸收的能量和為508KJ，小于形成6molN-氮?dú)滏I所放出的能量600KJ，故c正確；
D．由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的能量，反應(yīng)放熱，故d錯(cuò)誤．
故選abc；
（2）根據(jù)圖象分析平衡時(shí)氨氣的濃度為0.1mol/L，時(shí)間為4min，所以依據(jù)速率之比等于系數(shù)之比得到：v（H₂）=v（NH₃）=$\frac{3}{2}$×$\frac{0.1mol/L}{4min}$=0.0375 mol/（L•min）；平衡時(shí)氨氣的濃度為0.1mol/L，即△c（NH₃）=0.1mol/L，而濃度的該變量之比等于計(jì)量數(shù)之比，故△c（N₂）=0.05mol/L，而氮?dú)獾某跏紳舛葹?.1mol/L，故平衡時(shí)，c（N₂）為0.05mol/L．
故答案為：0.0375；0.05mol/L；
（3）由于化學(xué)鍵的斷裂要吸收能量，故活化狀態(tài)B的能量高于初始狀態(tài)A的能量，而此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故初始狀態(tài)A的能量高于末態(tài)C的能量，故B的能量最低高，
故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，明確化學(xué)反應(yīng)原理是解本題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難點(diǎn)是反應(yīng)速率，題目難度中等．