Question

自1913年工業(yè)合成氨投產(chǎn)以來(lái)，合成氨工業(yè)不斷發(fā)展，氨又可以進(jìn)一步制備硝酸，在工業(yè)上可進(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/molN₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol2H₂（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：

4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol

．
（2）某研究小組在673K、30MPa條件下，在體積為VL的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），其n（H₂）和n（NH₃）隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示．
下列敘述正確的是

AC

．（填字母）
A．點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B．點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
C．若t₃時(shí)由673K升至773K，則n（H₂）將增大
D．t₂、t₃時(shí)刻，n（N₂）不相等
（3）在一定溫度和催化劑下，將6.4mol H₂和2.4molN₂混合于一個(gè)容積為4L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，在3min末時(shí)反應(yīng)恰好達(dá)平衡，此時(shí)生成了1.6mol NH₃．計(jì)算：（寫出計(jì)算過(guò)程）①3min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）A、氨氣的物質(zhì)的量越小，反應(yīng)物的物質(zhì)的量越大，反應(yīng)物濃度越大正反應(yīng)速率越快．
B、c點(diǎn)以后氨氣、氫氣的物質(zhì)的量發(fā)生變化．
C、升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)．
D、t₂、t₃時(shí)刻，可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)．
（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）A、由圖可知氨氣在點(diǎn)a比在點(diǎn)b時(shí)的物質(zhì)的量小，故a點(diǎn)時(shí)反應(yīng)物的濃度大，反應(yīng)物濃度越大正反應(yīng)速率越快，故點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大，故A正確；
B、由圖可知c點(diǎn)后氨氣物質(zhì)的量增大，氫氣的物質(zhì)的量減小，c點(diǎn)未處于平衡狀態(tài)，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；
C、合成氨正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)移動(dòng)，則n（H₂）增大，故C正確；
D、t₂、t₃時(shí)刻，可逆反應(yīng)處于相同平衡狀態(tài)，n（N₂）相等，故D錯(cuò)誤．
故選：AC．
（3）等于可逆反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）
起始物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.6     1.6               0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.2     0.6              0.4
平衡物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.4      1               0.4     
①3min內(nèi)以H₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率v（H₂）=

0.6mol/L

3min

=0.2mol/（L?min）．
答：3min內(nèi)以H₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.2mol/（L?min）．
②平衡常數(shù)k=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

=

(0.4mol/L)2

0.4mol/L?(1mol/L)3

=0.4L²/mol²．
答：該條件下的平衡常數(shù)為0.4L²/mol²．

點(diǎn)評(píng)：考查熱化學(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．