(17分)人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程。據(jù)報(bào)道,常溫、常壓、光照條件下,N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3,相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)  △H="+765.0kJ" /mol。
Ⅰ.請?jiān)谙聢D所示的坐標(biāo)中畫出上述反應(yīng)在有催化劑和無催化劑兩種情況下反應(yīng)體系中的能量變化示意圖,并進(jìn)行標(biāo)注(包括△H)。

Ⅱ.目前工業(yè)合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=-93.0kJ /mol。
回答下列問題:
(1)氫氣的燃燒熱△H=_______________kJ/mol。
(2)在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng),下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______(填序號)。
a.混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
b.混合氣體的密度不再發(fā)生變化
c.反應(yīng)容器中N2、NH3的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化
d.單位時(shí)間內(nèi)斷開a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3 a個(gè)N-H鍵
e.三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
(3)在恒溫恒容的密閉容器中,合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線如下圖所示。請回答下列問題:

① 表示N2的濃度變化的曲線是              (選填曲線代號“A”、“B”或“C”)。
② 前25 min 內(nèi),用H2的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是            。
③在25 min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K =        (計(jì)算結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示)。若升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(4)在第25 min 末,保持其它條件不變,若升高反應(yīng)溫度并設(shè)法保持該溫度不變,在第35 min末再次達(dá)到平衡。平衡移動過程中H2濃度變化了1.5 mol·L-1,請你在圖中畫出第25 min ~ 40 min NH3濃度變化曲線。
(5)在一定溫度下,將1 mol N2和3 mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),測得氣體總物質(zhì)的量為2.8 mol 。
①達(dá)平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率α1 = ____________。
②在相同條件下,若起始時(shí)只將NH3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為α2,當(dāng)α1 + α2 =1時(shí),則起始時(shí)n (NH3)= ________mol。




Ⅱ. (1)-286.0(1分)
(2) a c  (每個(gè)1分,共2分,有錯(cuò)不得分。)
(3)① C (1分)                 
② 0.12 mol·L-1·min-1(2分)
③ 4/27 (或0.148、0.15) (2分,寫單位也得分)         減小(1分)
(4)
說明:對曲線的斜率不做要求,但曲線彎的方向要考慮,這涉及到濃度對反應(yīng)速率的影響問題。起點(diǎn)與終點(diǎn)要正確,達(dá)平衡的時(shí)間要一致。(2分)
(5)① 60%(2分)         ② 2(1分)

解析試題分析:Ⅰ.催化劑是通過降低反應(yīng)的活化能來加快化學(xué)反應(yīng)速率的,使用催化劑后,活化能降低,故答案為:
Ⅱ. (1)根據(jù)蓋斯定律:N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)  △H="+765.0kJ" /mol(1);N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=-93.0kJ /mol(2),把×(2)-×(1),得出
H2(g) + O2(g)= H2O(l);△H=-286.0 kJ /mol;
(2)在恒溫恒容密閉容器中,因?yàn)楹铣砂笔菤怏w分子數(shù)目減小的反應(yīng),混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化,說明達(dá)到平衡;因?yàn)榭傎|(zhì)量和總物質(zhì)的量始終不變,混合氣體的密度與平衡無關(guān);反應(yīng)容器中N2、NH3的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化,說明各物質(zhì)濃度不變,反應(yīng)達(dá)到平衡;不管是否達(dá)到平衡,斷開a個(gè)H-H鍵的同時(shí)肯定形成3 a個(gè)N-H鍵;三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可能只是某一時(shí)刻的比值,不能證明是否達(dá)到平衡。
(3) ① 氮?dú)獾臐舛鹊臏p少是氫氣減少的1/3,所以選擇C;
② 根據(jù)圖像;
③在25 min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡,;該反應(yīng)是放熱反應(yīng),若升高溫度,平衡逆向移動,該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將減;
(4)升高反應(yīng)溫度,平衡逆向移動,氫氣的濃度增加1.5 mol·L-1,氨氣減少1 mol·L-1,變?yōu)?.0mol·L-1。
(5)設(shè)平衡時(shí)有x molN2轉(zhuǎn)化
N2(g)+3H2(g)) 2NH3(g)
起始物質(zhì)的量:1mol   3mol             0
變化的物質(zhì)的量:x     3x               2x
平衡物質(zhì)的量:1-x    3-3x              2x
4-2x=2.8,得出x="0.6mol" ,α1 =60%;
α1 + α2 =1,說明這兩個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)完全相同,即加入的氨氣為2mol。
考點(diǎn):考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡狀態(tài)、平衡移動的影響因素及平衡計(jì)算。
點(diǎn)評:通過圖像綜合考查了化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及計(jì)算問題,需要學(xué)生較強(qiáng)的觀察能力及思維能力,難度較大。

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科目:高中化學(xué) 來源:2012-2013學(xué)年湖北。ㄌ扉T中學(xué)等)高三上學(xué)期期中聯(lián)考化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

(17分)人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程。據(jù)報(bào)道,常溫、常壓、光照條件下,N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3,相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)  △H=+765.0kJ /mol。

Ⅰ.請?jiān)谙聢D所示的坐標(biāo)中畫出上述反應(yīng)在有催化劑和無催化劑兩種情況下反應(yīng)體系中的能量變化示意圖,并進(jìn)行標(biāo)注(包括△H)。

Ⅱ.目前工業(yè)合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=-93.0kJ /mol。

回答下列問題:

(1)氫氣的燃燒熱△H=_______________kJ/mol。

(2)在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng),下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______(填序號)。

a.混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

b.混合氣體的密度不再發(fā)生變化

c.反應(yīng)容器中N2、NH3的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化

d.單位時(shí)間內(nèi)斷開a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3 a個(gè)N-H鍵

e.三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比

(3)在恒溫恒容的密閉容器中,合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線如下圖所示。請回答下列問題:

① 表示N2 的濃度變化的曲線是               (選填曲線代號“A”、“B”或“C”)。

② 前25 min 內(nèi),用H2 的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是             。

③在25 min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K =        (計(jì)算結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示)。若升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(4)在第25 min 末,保持其它條件不變,若升高反應(yīng)溫度并設(shè)法保持該溫度不變,在第35 min末再次達(dá)到平衡。平衡移動過程中H2 濃度變化了1.5 mol·L-1,請你在圖中畫出第25 min ~ 40 min NH3濃度變化曲線。

(5)在一定溫度下,將1 mol N2和3 mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),測得氣體總物質(zhì)的量為2.8 mol 。

①達(dá)平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率α1 = ____________。

②在相同條件下,若起始時(shí)只將NH3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為α2,當(dāng)α1 + α2 =1時(shí),則起始時(shí)n (NH3)= ________mol。

 

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