Question

6．工業(yè)合成氨反應：N₂+3H₂?2NH₃是一個放熱的可逆反應，反應條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑．
（1）已知1mol N₂完全反應生成NH₃可放出92kJ熱量．如果將1mol N₂和3mol H₂混合，使其充分反應，放出的熱量總小于上述數(shù)值，其原因是合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉(zhuǎn)化．
（2）實驗室模擬工業(yè)合成氨時，在容積為2L的密閉容器內(nèi)，反應經(jīng)過10min后，生成10mol NH₃，則用N₂表示的化學反應速率為0.25mol/（L•min）．
（3）一定條件下，當合成氨的反應達到化學平衡時，下列說法正確的是ac．
a．正反應速率和逆反應速率相等         b．正反應速率最大，逆反應速率為0
c．該條件下，N₂的轉(zhuǎn)化率達到最大值    d．N₂和H₂的濃度相等
e．N₂、H₂和NH₃的體積分數(shù)相等        f．恒容時體系密度保持不變
（4）在四個不同容器中，不同條件下進行合成氨反應．根據(jù)在相同時間內(nèi)測定的結(jié)果，判斷該反應的速率由大到小的順序是A＞C=D＞B（用編號填寫）．
A．V（NH₃）=0.5mol•L^-1-•min^-1           B．V（H₂）=0.3mol•L^-1-•min^-1
C．V（N₂）=0.2mol•L^-1-•min^-1　　 　　   D．V（H₂）=0.01mol•L^-1-•s^-1
（5）如圖所示是實驗室制取氨氣的裝置和選用的試劑，其中正確的是（2）（4）．

Answer 1

分析 （1）合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉(zhuǎn)化；
（2）根據(jù)v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$結(jié)合反應速率之比等于系數(shù)之比求算；
（3）化學平衡狀態(tài)是正逆反應速率相等，各組分濃度保持不變的狀態(tài)，反應達到最大限度，據(jù)此分析；
（4）同一化學反應中，同一時間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應速率之比等于其計量數(shù)之比；先把不同物質(zhì)的反應速率換算成同一物質(zhì)的反應速率進行比較，從而確定選項，注意單位是否相同；
（5）（1）氯化銨不穩(wěn)定受熱易分解，但是氨氣與氯化氫遇冷又極易反應生成氯化銨固體；
（2）CaO遇水生成Ca（OH）₂，同時放出大量熱量，有利于氨氣的生成；
（3）固體加熱制氣體時，試管口應略向下傾斜；
（4）濃氨水易揮發(fā)，加熱能夠促進氨氣的逸出．

解答 解：（1）合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉(zhuǎn)化，所以將1mol N₂和3mol H₂混合，使其充分反應，放出的熱量總小于上述數(shù)值
故答案為：合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉(zhuǎn)化；
（2）v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{10mol}{2L}}{10min}$=0.5mol/（L•min），又反應速率之比等于系數(shù)之比，所以v（N2）=$\frac{1}{2}$v（NH3）=$\frac{1}{2}$×0.5mol/（L•min）=0.25mol/（L•min），
故答案為：0.25mol/（L•min）；
（3）a．正反應速率和逆反應速率相等，說明反應達到平衡狀態(tài)，故正確； 
b．正反應速率最大，逆反應速率為0，是指反應開始時的狀態(tài)，反應沒有達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
c．N₂的轉(zhuǎn)化率達到最大值，說明反應達到平衡狀態(tài)，故正確； 
d．N₂和H₂的濃度相等，反應不一定達到平衡狀態(tài)，故錯誤； 
e．N₂、H₂和NH₃的體積分數(shù)相等，與平衡狀態(tài)無關，故錯誤；
f．因為反應前后質(zhì)量不變，則恒容時體系密度一直保持不變，與平衡狀態(tài)無關，故錯誤；
故答案為：ac；
（4）反應為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），以氫氣的反應速率為標準進行判斷；
A、V（NH₃）=0.5mol/（L•min），反應速率之比等于其計量數(shù)之比，所以ν（H₂）=0.75mol/（L•min）；
B、ν（H₂）=0.3mol/（L•min）；
C、ν（N₂）=0.2mol/（L•min），反應速率之比等于其計量數(shù)之比，所以ν（H₂）=0.6mol/（L•min）；
D、ν（H₂）=0.01mol/（L•S）=0.6mol/（L•min）．
所以該反應的速率由大到小的順序是A＞C=D＞B；
故答案為：A＞C=D＞B；
（5）（1）氯化銨不穩(wěn)定受熱易分解，但是氨氣與氯化氫遇冷又極易反應生成氯化銨固體，不能用于制備氨氣，故錯誤；
（2）向CaO中滴加濃氨水，CaO遇水生成Ca（OH）₂，同時放出大量熱量，有利于濃氨水中的氨氣逸出，故正確；
（3）固體加熱制氣體時，試管口應略向下傾斜，使產(chǎn)生的水能夠流出，以免損壞試管，所以利用氯化銨和氫氧化鈣固體加熱制取氨氣需試管口應略向下傾斜，故錯誤；
（4）濃氨水易揮發(fā)，加熱能夠促進氨氣的逸出，可以用來制備氨氣，故正確；
故選：（2）（4）．

點評 本題考查了可逆反應的焓變、化學反應速率的計算及大小比較、化學平衡狀態(tài)的判斷以及氨氣的實驗室制備方法，掌握氨氣的制備原理和化學性質(zhì)是解答的關鍵，題目難度不大．