Question

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖1：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量，對(duì)反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1的影響．實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）
①圖象中T₂和T₁的關(guān)系是：T₂

 

T₁（填“＞”、“＜”、“=”或“無法確定”）．
②比較在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是

 

（填字母）．
③要使反應(yīng)后氨的百分含量最大，則在起始體系中原料投料比n（H₂）/n（N₂）

 

3（填“＞”、“＜”、“=”或“無法確定”）．若容器容積恒為1L，起始狀態(tài)n（H₂）=3mol，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則此條件下（T₂），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）
（2）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
今有17g氨氣，假設(shè)其經(jīng)催化氧化完全反應(yīng)，生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣，則該過程中所放出的熱量為

 

kJ．
（3）在裝置②中，NH₃和O₂從145℃就開始下列反應(yīng)，在不同溫度和催化劑條件下生成不同產(chǎn)物（如圖3所示）：溫度較低時(shí)生成

 

為主，溫度高于900℃時(shí)，NO產(chǎn)率下降的可能原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：

分析：（1）①根據(jù)溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行；
②根據(jù)a、b、c三點(diǎn)所表示的意義來回答；
③根據(jù)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)，達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)生成物的百分含量最大；根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大、生成物的產(chǎn)率最大來回答；先求出各自的平衡濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)的概念來回答；
（2）根據(jù)蓋斯定律來求反應(yīng)的焓變，然后根據(jù)反應(yīng)放出的熱量與物質(zhì)的量成正比；
（3）根據(jù)圖象可知溫度低時(shí)生成氮?dú)猓瑴囟雀邥r(shí)生成NO，但該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則溫度高于900℃時(shí)，NO產(chǎn)率下降．

解答： 解：（1）①反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行，從T₁到T₂反應(yīng)物氮?dú)獾牧吭黾�，故T₁＜T₂，故答案為：＜；
②b點(diǎn)代表平衡狀態(tài)，c點(diǎn)又加入了氫氣，故平衡向右移動(dòng)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，故答案為：c；
③當(dāng)?shù)獨(dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為1：3時(shí)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)氨的百分含量最大，平衡點(diǎn)時(shí)產(chǎn)物的產(chǎn)率最大，據(jù)圖示，當(dāng)平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為n，故加入N₂的物質(zhì)的量為

n

3

，當(dāng)n=3mol反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，故起始氮?dú)鉂舛葹?，mol/l，變化的氫氣濃度為1.8mol/l，變化的氮?dú)鉂舛葹?.6mol/l，平衡時(shí)氮?dú)�、氫氣、氨氣的濃度分別是0.4mol/l、1.2mol/l、1.2mol/l，據(jù)K=

[NH3]2

[N2]?[H2]3

=

1．22

1．23×0.4

=2.08，故答案為：=；2.08；
（2）N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol ①
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol ②
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol ③
由蓋斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=905.2kJ/mol；
則17g 即1mol氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣所放出的熱量為

1

4

×905.2kJ=226.3 kJ，
故答案為：226.3；
（3）根據(jù)圖象可知溫度低時(shí)生成氮?dú)�；溫度高時(shí)生成NO，但該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則溫度高于900℃時(shí)，NO產(chǎn)率下降，
故答案為：N₂；氨氣氧化生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率下降．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了蓋斯定律、化學(xué)平衡常數(shù)、外界條件對(duì)平衡的影響，難度中等，根據(jù)課本知識(shí)即可完成．