Question

15．氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品，是生產(chǎn)銨鹽、尿素等的原料．現(xiàn)有如下兩種合成氨的途徑：
Ⅰ．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
Ⅱ．2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol
（1）根據(jù)上述反應(yīng)，寫出表示H₂燃燒熱的熱化學(xué)方程式H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol．
（2）2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）在恒容密閉容器中達(dá)到平衡的標(biāo)志有：C．
①單位時(shí)間內(nèi)生成3n mol H₂同時(shí)生成2n mol NH₃
②用NH₃、N₂、H₂表示反應(yīng)速率比為2：1：3
③混合氣體的密度不再改變
④混合氣體壓強(qiáng)不再改變
⑤混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變
A．①③④B．①②④⑤C．①④⑤D．②③④
（3）工業(yè)上常用CO₂和NH₃通過如下反應(yīng)合成尿素[CO（NH₂）₂]．
CO₂（g）+2NH₃（g）$\stackrel{一定條件}{?}$CO（NH₂）₂（1）+H₂O△H＜0
t℃時(shí)，向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10molCO₂和0.40molNH₃，70min開始達(dá)到平衡．反應(yīng)中CO₂（g）的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下表所示：

時(shí)間/min	0	30	70	80	100
n（CO2）/mol	0.10	0.060	0.040	0.040	0.040

①20min時(shí)，υ_正（CO₂ ）＞80min時(shí)υ_逆（H₂O）（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在100min時(shí)，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mo1CO₂和0.20molNH₃，重新建立平衡后CO₂的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將增大（填“增大”、“不變”或“減小”）．
③上述可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為76.53（保留二位小數(shù)）．
④根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中繪制出在t℃下NH₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的圖象．保持其它條件不變，則（t+10）℃下正確的圖象可能是B（填圖甲中的“A”或“B”）．

Answer 1

分析 （1）Ⅰ．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
Ⅱ．2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律$\frac{Ⅰ×2-Ⅱ}{6}$計(jì)算得到；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷，得出正確結(jié)論；
（3）①增大濃度，加快化學(xué)反應(yīng)速率；
②根據(jù)等效平衡進(jìn)行判斷；
③根據(jù)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行計(jì)算；
④升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減�。�
⑤根據(jù)電解原理書寫電極反應(yīng)式，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算．

解答 解：（1）Ⅰ．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
Ⅱ．2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律$\frac{Ⅰ×2-Ⅱ}{6}$得，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=$\frac{-92.4×2-1530}{6}$=-285.8kJ/mol
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
（1）單位時(shí)間內(nèi)：①生成3n mol H₂是正反應(yīng)，同時(shí)生成2n mol NH₃為逆反應(yīng)，且化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故正逆反應(yīng)速率相等，故①正確；
②用NH₃、N₂、H₂表示反應(yīng)速率比為2：1：3，化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，與平衡無關(guān)，故②錯(cuò)誤；
③密度=$\frac{總質(zhì)量}{體積}$，總質(zhì)量不變，體積不變，故混合氣體的密度不再改變不能作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故③錯(cuò)誤；
④反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不等，故混合氣體壓強(qiáng)不再改變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故④正確；
⑤平均相對(duì)分子質(zhì)量=$\frac{總質(zhì)量}{總物質(zhì)的量}$，總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量在變，故混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故⑤正確；故在恒容密閉容器中達(dá)到平衡的標(biāo)志有①④⑤，
故選C；
（3）①20min時(shí)，n（CO₂ ）=0.06～0.10mol，80min時(shí)，n（H₂O）=0.06mol，n（CO₂ ）＞n（H₂O），故20min時(shí)，υ_正（CO₂ ）＞80min時(shí)．υ_逆（H₂O），故答案為：＞；
②原始投料n（CO₂ ）：n（NH₃）=0.1mol：0.4mol=1：4，新增投料n（CO₂ ）：n（NH₃）=0.05mol：0.2mol=1：4，恒溫恒容，投料比相同，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，有利于平衡正向移動(dòng)，故平衡后CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大；
③平衡時(shí)，c（CO₂）=0.04÷2=0.02mol/L，c（NH₃）=（0.4-0.06×2）÷2=0.14mol/L，c（H₂O）=0.06÷2=0.03mol/L，故K=$\frac{0.03}{0.02×0.14×0.14}$=76.53，故答案為：76.53；
④利用三段式計(jì)算出30min時(shí)NH₃的轉(zhuǎn)化率為20%，70min時(shí)NH₃的轉(zhuǎn)化率為30%，然后模仿已有曲線繪制出曲線，注意70min前的圖象不能畫成直線，無論是吸熱還是放熱反應(yīng)，溫度升高時(shí)，達(dá)到平衡的時(shí)間都會(huì)縮短；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡會(huì)逆向移動(dòng)，所以NH₃的轉(zhuǎn)化率會(huì)減小，故答案為：B；
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點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素、平衡常數(shù)的計(jì)算等，綜合性較強(qiáng)，難度中等．