Question

【題目】肼(N2H4)是一種應(yīng)用廣泛的化工原料。工業(yè)上先合成氨氣：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，再進(jìn)一步制備肼。完成下列填空：

（1）合成氨需要選擇合適的催化劑，分別選用A、B、C三種催化劑進(jìn)行試驗(yàn)，所得結(jié)果如圖所示(其他條件相同)，則生產(chǎn)中適宜選擇的催化劑是__(填“A”或“B”或“C”)，理由是：__。

（2）一定條件下，對在密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng)達(dá)平衡后，其他條件不變時(shí)，若同時(shí)壓縮容器的體積和升高溫度達(dá)新平衡后，與原平衡相比，請將有關(guān)物理量的變化的情況填入下表中(填“增大”、“減小”或“無法確定”)

	反應(yīng)速率	平衡常數(shù)K
變化情況	____	____

（3）通常把拆開1mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。已知部分化學(xué)鍵的鍵能如下：

化學(xué)鍵	N—H	N—N	O==O	N≡N	O—H
鍵能(kJ/mol)	386	167	498	946	460

發(fā)射神舟飛船的長征火箭用了肼(N2H4，氣態(tài))為燃料，若它在氧氣(氣態(tài))中燃燒，生成N2(氣態(tài))和H2O(液態(tài))。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：____。

（4）氨主要用于生產(chǎn)化肥和硝酸。“十三五”期間，預(yù)計(jì)我國合成氨產(chǎn)量將保持穩(wěn)中略增。下圖是不同溫度和不同壓強(qiáng)下，反應(yīng)達(dá)到平衡后，混合物中NH3含量(體積%)的變化情況，己知初始時(shí)n(N2)：n(H2)=1:3。判斷pl、p2壓強(qiáng)的大小關(guān)系，pl___p2(選填“＞”、“＜”或“=”)。

Answer 1

【答案】A 在較低溫度下具備較高的催化活性，一方面可節(jié)約能源，另一方面低溫有利于反應(yīng)的轉(zhuǎn)化 增大 減小 N2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(l) ΔH=-577kJ/mol ）pl＜p2

【解析】

(1)根據(jù)圖象分析可知，催化劑A的反應(yīng)速率加快的倍數(shù)大，溫度低；

(2)其他條件不變時(shí)，若同時(shí)壓縮容器的體積，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，升高溫度達(dá)新平衡后，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，據(jù)此分析解答；

(3)先寫出化學(xué)方程式N2H4+O2═N2+2H2O，然后根據(jù)焓變=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計(jì)算焓變，書寫熱化學(xué)方程式；

(4)根據(jù)反應(yīng)的方程式結(jié)合平衡移動(dòng)的原理分析判斷。

(1)合成氨需要選擇合適的催化劑，分別選用A、B、C三種催化劑進(jìn)行試驗(yàn)，其中催化劑A在較低溫度下具備較高的催化活性，一方面可節(jié)約能源，另一方面低溫有利于反應(yīng)的轉(zhuǎn)化，故答案為：A；在較低溫度下具備較高的催化活性，一方面可節(jié)約能源，另一方面低溫有利于反應(yīng)的轉(zhuǎn)化；

(2)一定條件下，對在密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng)達(dá)平衡后，其他條件不變時(shí)，若同時(shí)壓縮容器的體積和升高溫度達(dá)新平衡后，與原平衡相比，反應(yīng)速率增大，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故答案為：增大；減��；

(3)1molN2H4分子中含4molN-H鍵，1molN-N鍵，N2H4燃燒的化學(xué)方程式為N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)，△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能=167 kJmol-1+386 kJmol-1×4+498 kJmol-1-946 kJmol-1-460 kJmol-1×4=-577 kJmol-1，N2H4燃燒的熱化學(xué)方程式為N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-577 kJmol-1，故答案為：N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g) △H=-577 kJmol-1；

(4)合成氨為氣體體積縮小的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，氨氣的含量越高，根據(jù)圖象可知，溫度相同時(shí)p2條件下氨氣的含量較高，則 pl、p2壓強(qiáng)的大小關(guān)系為 pl＜p2，故答案為：pl＜p2。