Question

氨是一種重要的化工產(chǎn)品，是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)以及制造硝
酸、銨鹽和純堿的原料，也是一種常用的制冷劑．工業(yè)合成氨的反應(yīng)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H．如圖1是合成氨反應(yīng)的能量與反應(yīng)過(guò)程相關(guān)圖（未使用催化劑）；圖2是合成氨反應(yīng)在2L容器中、相同投料情況下、其它條件都不變時(shí)，某一反應(yīng)條件的改變對(duì)反應(yīng)的影響圖．

（1）已知H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ/mol，試寫(xiě)出表示NH₃（g）燃燒熱的熱化學(xué)反應(yīng)方程式

 

．
（2）下列說(shuō)法正確的是

 

．
A．△H=-92.4kJ/mol
B．使用催化劑會(huì)使E₁的數(shù)值增大
C．為了提高轉(zhuǎn)化率，工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)的溫度越低越好
D．圖2是不同壓強(qiáng)下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系圖，且p_A＜p_B
E．圖2是不同溫度下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系圖，且T_A＞T_B
F．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_A＜K_B
G．在曲線A條件下，反應(yīng)從開(kāi)始到平衡，消耗N₂的平均速率為

n1

4t1

mol?L-1?min-1
（3）下列能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填字母）．
A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2    B．v（N₂）_正=v（H₂）_逆
C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變                    D．混合氣體的密度保持不變
（4）一定溫度下，向一個(gè)容積為2L的密閉容器中通入2molN₂和7molH₂，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起始時(shí)的

7

9

倍，則此溫度下的平衡常數(shù)為

 

．在同一溫度、同一容器中，將起始物質(zhì)改為amol N₂、bmol H₂、cmol NH₃（a、b、c均不為零），欲使平衡混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量與原平衡相同，則a、b、c滿足的關(guān)系為

 

（用含a、b、c的表達(dá)式表示）．
（5）如圖3為常溫下向25mL 0.1mol?L^-1 NaOH溶液中逐滴滴加0.2mol?L^-1的HN₃溶液的過(guò)程中溶液pH的變化曲線（溶液混合時(shí)體積變化忽略不計(jì)）．
①根據(jù)圖3能確定HN₃為

 

．酸（填“強(qiáng)”或“弱”）．
②D點(diǎn)時(shí)溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?div id="95nxbjf" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,等效平衡,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)燃燒熱的概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（2）N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol
A．依據(jù)圖象分析，反應(yīng)焓變△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol；
B．使用催化劑改變反應(yīng)速率降低反應(yīng)的活化能；
C．溫度越低平衡正向進(jìn)行，工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)速率慢，生成效率和經(jīng)濟(jì)效益低；
D．圖2是不同壓強(qiáng)下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系，依據(jù)先拐先平壓強(qiáng)大，結(jié)合氨氣物質(zhì)的量分析；
E．圖2是不同溫度下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系先拐先平溫度高，結(jié)合氨氣物質(zhì)的量分析；
F．該反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度變化分析；
G．在曲線A條件下，反應(yīng)從開(kāi)始到平衡，計(jì)算氨氣的反應(yīng)速率，依據(jù)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比，得到消耗N₂的平均速率=

△c

△t

；
（3）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)組分含量保持不變分析，由此衍生的一些物理量也不變，以此進(jìn)行判斷；
（4）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算平衡常數(shù)；起始量為amol N₂、bmol H₂、cmol NH₃（a、b、c均不為零），欲使平衡混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量與原平衡相同，滿足轉(zhuǎn)化為起始量“等量等效”分析；
（5）圖象分析恰好反應(yīng)時(shí)消耗HN₃的體積為12.5ml，此時(shí)溶液PH為8顯堿性，說(shuō)明HN₃為弱酸，D點(diǎn)加入25mlHN₃溶液得到等濃度的NaN₃和 HN₃溶液，溶液PH小于7顯酸性，說(shuō)明酸電離大于水解；

解答： 解：（1）H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ/mol，表示NH₃（g）燃燒熱的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：NH₃（g）+

3

4

O₂（g）=

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂O（l）△H=-382.5KJ/mol；
故答案為：NH₃（g）+

3

4

O₂（g）=

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂O（l）△H=-382.5KJ/mol；
（2）A．依據(jù)圖象分析，反應(yīng)焓變△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol，故A正確；
B．使用催化劑改變反應(yīng)速率降低反應(yīng)的活化能，E₁減小，故B錯(cuò)誤；
C．為了提高轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越低平衡正向進(jìn)行，工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)速率慢，生成效率和經(jīng)濟(jì)效益低，故C錯(cuò)誤；
D．圖2是不同壓強(qiáng)下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系，依據(jù)先拐先平壓強(qiáng)大，p_A＞p_B ，壓強(qiáng)越大氨氣物質(zhì)的量增大，故D錯(cuò)誤
E．圖2是不同溫度下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系先拐先平溫度高，T_A＞T_B，故E正確；
F．反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度變化，該反應(yīng)溫度不變，平衡常數(shù)不變，壓強(qiáng)改變不影響平衡常數(shù)，圖象中影響因素依據(jù)DE分析是溫度改變，T_A＞T_B，溫度越高平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)K_A＜K_B，故F正確；
G．在曲線A條件下，反應(yīng)從開(kāi)始到平衡，V（NH₃）=

n1mol 2L

t1min

=

n1

2t1

mol/L?min，反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比，消耗N₂的平均速率=

1

2

V（NH₃）=

n1

4t1

mol?L-1?min-1，故G正確；
故答案為：AEFG；
（3）該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)組分含量保持不變；
A．衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量的多少取決于起始量與轉(zhuǎn)化的程度，不能作為判斷達(dá)到平衡的依據(jù)，容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比，3v（N₂）_正=v（H₂）_正，3v（N₂）_正=v（H₂）_逆，v（H₂）_正=v（H₂）_逆，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，v（N₂）_正=v（H₂）_逆
，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），反應(yīng)前后氣體體積變化，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；                  
D．反應(yīng)前后質(zhì)量不變，體積不變，混合氣體的密度在反應(yīng)過(guò)程中和平衡狀態(tài)下相同，所以混合氣體的密度保持不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（4）一定溫度下，向一個(gè)容積為2L的密閉容器中通入2molN₂和7molH₂，則依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算，設(shè)氮?dú)庀�耗物質(zhì)的量為x；
                N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），
起始量（mol/L）  2        7       0
變化量（mol/L）  x      3x        2x
平衡量（mol/L） 2-x     7-3x      2x
達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起始時(shí)的

7

9

倍，氣體物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比；2-x+7-3x+2x=

7

9

（2+7）
x=1
平衡常數(shù)K=

( 2 2 )2

1 2 ×( 4 2 )3

=0.25；
起始量為amol N₂、bmol H₂、cmol NH₃（a、b、c均不為零），欲使平衡混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量與原平衡相同，滿足轉(zhuǎn)化為起始量“等量等效”；
               N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），
起始量（mol/L）  a       b       c
轉(zhuǎn)化量         a+

c

2

     b+

3c

2

     0
則a+

c

2

=2 b+

3c

2

=7；
故答案為：0.25；a+

c

2

=2 b+

3c

2

=7；
（5）①圖象分析氫氧化鈉溶液和HN₃溶液恰好反應(yīng)時(shí)消耗HN₃的體積為12.5ml，此時(shí)溶液PH為8顯堿性，說(shuō)明HN₃為弱酸；
故答案為：弱；
②D點(diǎn)加入25mlHN₃溶液得到等濃度的NaN₃和 HN₃溶液，溶液PH小于7顯酸性，說(shuō)明酸電離大于水解，溶液中離子濃度大小為C（N₃^-）＞C（Na⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；
故答案為：C（N₃^-）＞C（Na⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法，化學(xué)平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計(jì)算應(yīng)用，等效平衡狀態(tài)的分析方法，鹽類水解的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．