Question

氮是植物生長的必需元素，固氮是科學家致力研究的重要課題，圍繞固氮人們進行了一系列的研究．
（1）自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N₂與O₂反應生成NO．在不同溫
度下，反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=a kJ?mol^-1的平衡常數(shù)K如下：

溫度/℃	1538	1760	2404
平衡常數(shù)K	0.86×10-4	2.6×10-4	64×10-4

該反應的△H

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）2404℃時，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，計算反應：
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）達到平衡時N₂的濃度為

 

．（此溫度下不考慮O₂與NO的反應）
（3）如圖是工業(yè)上應用合成氨的反應人工固氮，N₂與H₂反應過程中能量變化的示意圖，則該反應生成液態(tài)氨的熱化學方程式是

 

．

（4）、若由N₂和H₂合成1molNH₃時可放出46.0kJ/mol的熱量．從手冊上查出N≡N鍵的鍵能是946.0kJ/mol，H-H鍵的鍵能是436.0kJ/mol，則N-H鍵的鍵能是

 

 kJ/mol．
（5）在恒溫恒容密閉容器中按照甲、乙、丙三種方式分別投料，發(fā)生反應：
3H₂ （g）+N₂（g）  2NH₃（g），測得甲容器中H₂的轉化率為40%．

	N2	H2	NH3
甲	1	3	0
乙	0.5	1.5	1
丙	0	0	4

①、判斷乙容器中反應進行的方向

 

．（填“正向”或“逆向”）
②、達平衡時，甲、乙、丙三容器中NH₃的體積分數(shù)大小順序為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,反應熱和焓變

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，正反應是吸熱反應；
（2）依據(jù)化學平衡常數(shù)概念結合化學平衡三段式列式計算；
（3）依據(jù)圖象分析反應焓變=斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵放出熱量，結合圖象變化寫出熱化學方程式，依據(jù)蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（4）依據(jù)反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和計算；
（5）①甲、乙是完全等效平衡，平衡時對應各組分的物質(zhì)的量相等，根據(jù)甲中氫氣的轉化率計算平衡時氫氣的物質(zhì)的量，與乙中氫氣的物質(zhì)的量比較，判斷反應進行方向；
②甲、乙是完全等效平衡，平衡時NH₃的體積分數(shù)相等，丙相當于在甲平衡的基礎上，再加入1molN₂、3molH₂，壓強增大平衡向正反應方向移動，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）在不同溫度下，反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的平衡常數(shù)K隨溫度升高K值增大，所以正反應方向是吸熱反應，△H＞0，故答案為：＞；
（2）2404℃時，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6mol N₂和2.6mol O₂，計算反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）達到平衡時NO的濃度．此溫度下不考慮O₂與NO的反應，K=64×10^-4，設氮氣消耗物質(zhì)的量x，則：
                 N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始量（mol）   2.6      2.6      0
變化量（mol）   x         x       2x
平衡量（mol）  2.6-x    2.6-x     2x
K=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

=

(2x)2

(2.6-x)2

=64×10^-4
解得x=0.1mol；
達到平衡時NO的濃度=

0.2mol

1L

=0.2mol/L，
故答案為：0.2mol/L；
（3）依據(jù)圖象分析反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，結合蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式：

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）△H=（a-b）KJ/mol
NH₃（g）=NH₃（l）△H=-cKJ/mol；
兩式相加得到：

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（l）△H=（a-b-c）KJ/mol；
故答案為：

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（l）△H=（a-b-c）KJ/mol；
（4）若由N₂和H₂合成1molNH₃時可放出46.0kJ/mol的熱量，反應的熱化學方程式為：

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）△H=-46.0KJ/mol；
從手冊上查出N≡N鍵的鍵能是946.0kJ/mol，H-H鍵的鍵能是436.0kJ/mol，設N-H鍵的鍵能是x得到；
△H=

1

2

×946.0kJ/mol+

3

2

×436.0kJ/mol-3x=-46KJ/mol，
x=391KJ/mol；
故答案為：391；
（5）①甲、乙是完全等效平衡，平衡時對應各組分的物質(zhì)的量相等，平衡時甲容器中H₂的轉化率為40%，則平衡時氫氣的物質(zhì)的量為3mol×（1-40%）=1.8mol，乙中氫氣為1.5mol，小于1.8mol，則乙容器中反應進行的方向是逆向，
故答案為：逆向；
②甲、乙是完全等效平衡，平衡時NH₃的體積分數(shù)相等，丙相當于在甲平衡的基礎上，再加入1molN₂、3molH₂，壓強增大平衡向正反應方向移動，氨氣的體積分數(shù)增大，故體積分數(shù)：丙＞甲=乙，
故答案為：丙＞甲=乙．

點評：本題考查了化學平衡常數(shù)的含義、計算，應用條件判斷，熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，圖象分析判斷是解題關鍵，題目難度中等．