Question

15．工業(yè)合成氨是人工固氮方法之一．

I．已知下列物質(zhì)的鍵能：

N-N	N═N	N≡N	N-H	H-H
193 KJ/mol	418KJ/mol	946KJ/mol	391KJ/mol	436KJ/mol

則N₂（g）+3H₂（g）?2nh₃（g）△H=-92kJ/mol
Ⅱ恒溫下，將一定量N₂、H₂置于10L的容器中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中各物質(zhì)濃度隨時間變化如圖1．
（1）圖1中0～2s內(nèi)的反應(yīng)速率v（H₂）=0.75mol/（L．s）；該溫度下平衡常數(shù)的計算表達式為$\frac{（1.00mol/L）^{2}}{（1.5mol/L）^{3}•（1.00mol/L）}$．
（2）該反應(yīng)達到平衡的標(biāo)志為AD（填序號）．
A．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
B．物質(zhì)的量濃度比等于系數(shù)比
C．容器內(nèi)溫度不變
D．?dāng)嗔?moIH-H鍵同時斷裂2molN-H鍵
（3）若其它條件不變，將恒容條件變?yōu)楹銐�，則平衡時c（N₂）增大（填“增大”、“減小”、“不變’’或“不能確定”）．
（4）哈伯研究所因證實N₂、H₂在固體催化劑（Fe）表面吸附和解吸以合成氨的過程而獲諾貝爾獎．
若用分別表示N₂、H₂、NH₃和固體催化劑，則在固體催化劑表面合成氨的過程可用如圖2表示：
①吸附后，能量狀態(tài)最低的是C（填字母序號）．
②由上述原理，在鐵表面進行NH₃的分解實驗，發(fā)現(xiàn)分解速率與濃度關(guān)系如圖3．從吸附和解吸過程分析，c₀前速率增加的原因可能是氨的濃度增加，催化劑表面吸附的氨分子增多，速率增大；c₀后速率降低的原因可能是達到一定濃度后，氨分子濃度太大阻礙N₂和H₂的解吸．

Answer 1

分析 I、反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能；
II、（1）根據(jù)圖象1可知，曲線C為氫氣的濃度的變化曲線，根據(jù)v（H₂）=$\frac{△c（{H}_{2}）}{△t}$來計算；平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪之積}{反應(yīng)物平衡濃度冪之積}$；
（2）當(dāng)一個量在反應(yīng)未達平衡時在變，而后來不變了，則此量可以作為平衡的標(biāo)志；
（3）當(dāng)容器恒壓時，相當(dāng)于是在恒容達平衡的基礎(chǔ)上再壓縮容器的體積，平衡右移，氮氣的物質(zhì)的量變小，但濃度比原來大；
（4）①根據(jù)化學(xué)鍵的斷裂要吸收能量，且反應(yīng)放熱來分析；
②c₀前氨的濃度增加，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快；c₀后由于氨分子濃度太大阻礙N₂和H₂的解吸．

解答 解：I、由于反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，則N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=（946KJ/mol）+3×（436KJ/mol）-6×（391KJ/mol）=-92kJ/mol，故答案為：-92kJ/mol；
II、（1）根據(jù)圖象1可知，曲線C為氫氣的濃度的變化曲線，△c（H₂）=1.5mol/L，故v（H₂）=$\frac{△c（{H}_{2}）}{△t}$=$\frac{1.5mol/L}{2s}$=0.75mol/（L．s）；平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪之積}{反應(yīng)物平衡濃度冪之積}$=$\frac{（1.00mol/L）^{2}}{（1.5mol/L）^{3}•（1.00mol/L）}$，故答案為：0.75mol/（L．s），$\frac{（1.00mol/L）^{2}}{（1.5mol/L）^{3}•（1.00mol/L）}$；
（2）A．此反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物全為氣體，故氣體的質(zhì)量一直不變，而反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行時，氣體的物質(zhì)的量減小，故在平衡之前，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量在減小，故當(dāng)不變時，說明反應(yīng)達平衡，故A正確；
B．無論反應(yīng)是否達到平衡，物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度比和系數(shù)比之間無必然的聯(lián)系，即反應(yīng)達平衡后，濃度之比不一定等于系數(shù)之比，當(dāng)濃度等于系數(shù)之比時，反應(yīng)不一定達平衡，故B錯誤；
C．此容器為恒溫的容器，容器內(nèi)的溫度一直不變，故容器內(nèi)溫度不變時，不能說明反應(yīng)達平衡，故C錯誤；
D．?dāng)嗔?moIH-H鍵意味著有1mol氫氣被消耗，同時斷裂2molN-H鍵，意味著有1mol氫氣生成，則氫氣的消耗量和生成量相同，則反應(yīng)達平衡，故D正確；
故選AD．
（3）當(dāng)容器恒壓時，相當(dāng)于是在恒容達平衡的基礎(chǔ)上再壓縮容器的體積，平衡右移，氮氣被消耗，則氮氣的物質(zhì)的量變小，但濃度比恒容時要變大，故答案為：增大；
（4）①由于化學(xué)鍵的斷裂要吸收能量，故活化狀態(tài)B的能量高于初始狀態(tài)A的能量，而此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故初始狀態(tài)A的能量高于末態(tài)C的能量，故C的能量最低，故答案為：C；
②c₀前氨的濃度增加，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快；c₀后由于氨分子濃度太大阻礙N₂和H₂的解吸，故反應(yīng)速率減慢，故答案為：氨的濃度增加，催化劑表面吸附的氨分子增多，速率增大；達到一定濃度后，氨分子濃度太大阻礙N₂和H₂的解吸．

點評 本題考查了反應(yīng)熱的計算、反應(yīng)達平衡的判斷和平衡常數(shù)的計算等內(nèi)容，正確解讀題目給出的信息是解決信息性題目的關(guān)鍵，要善于從信息中捕捉最有效的信息用來處理問題．