Question

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）+

3

2

O₂（g）△H=+765.0kJ/mol．
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）表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行N₂和H₂合成氨反應(yīng)，下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
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)NN鍵的同時(shí)形成6a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)濃度變化曲線如圖所示．請回答下列問題：

①前25min內(nèi)，用H₂的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是

 

．
②在25min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）在一定溫度下，將1mol N₂和3mol 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2.8mol．
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．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將

②×2-①

6

可得氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式；
（2）達(dá)到平衡時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，以此衍生的一些物理量也不變，以此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)；
（3）①根據(jù)圖象中的濃度變化及時(shí)間計(jì)算出用H₂的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率；
②根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將減��；
（4）①設(shè)平衡時(shí)有x molN₂轉(zhuǎn)化，計(jì)算出轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，再計(jì)算出氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率；
②α₁ +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．

解答： 解：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將

②×2-①

6

可得H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol；
（2）a．混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，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)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．混合氣體的密度一直不發(fā)生變化，故b錯(cuò)誤；
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，說能達(dá)到平衡，故c正確；
d．無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在單位時(shí)間內(nèi)斷開3a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成6a個(gè)N-H鍵，不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
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，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，故e錯(cuò)誤；．
故答案為：ac；
（3）①根據(jù)圖象可知曲線A代表氫氣，v（H₂）=

6.0-3.0

25

mol?L^-1?min^-1=0.12mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.12 mol?L^-1?min^-1；
③在25 min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡，K=

c(NH3)2

c(N2)?c(H2)3

=

4

1×32

=

4

27

；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將減小，
故答案為：

4

27

（或0.148、0.15）；減小；
（4）①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
列式可得：4-2x=2.8，
解得x=0.6mol，α₁ =

0.6mol

1mol

×100%=60%，
故答案為：60%；
②由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，故答案為：2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，注意通過圖象分析化學(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．