Question

【題目】德國(guó)化學(xué)家哈伯(F.Haber)從1902年開(kāi)始研究由氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣砂�。合成氨為解決世界的糧食問(wèn)題作出了重要貢獻(xiàn)。其原理為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol

(1)若已知H-H鍵的鍵能為436.0kJ/mol，N-H的鍵能為390.8kJ/mol，則NN的鍵能約為_____kJ/mol

(2)合成氨反應(yīng)不加催化劑很難發(fā)生，催化劑鐵觸媒加入后參與了反應(yīng)降低了活化能。其能量原理如圖所示，則加了催化劑后整個(gè)反應(yīng)的速率由______決定(填“第一步反應(yīng)”或者“第二步反應(yīng)”)，未使用催化劑時(shí)逆反應(yīng)活化能______正反應(yīng)活化能(填“大于”“小于”或者“等于”)

(3)從平衡和速率角度考慮，工業(yè)生產(chǎn)采取20MPa到50MPa的高壓合成氨原因______

(4)一定溫度下恒容容器中，以不同的H2和N2物質(zhì)的量之比加入，平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)如圖所示，則H2轉(zhuǎn)化率a點(diǎn)______b點(diǎn)(填"大于”“小于”或者“等于”)。若起始?jí)簭?qiáng)為20MPa，則b點(diǎn)時(shí)體系的總壓強(qiáng)約為______MPa。

(5)若該反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率分別表示為v正=K正，v逆=K逆c2(NH3)，則一定溫度下，該反應(yīng) 的平衡常數(shù)K=______(用含K正和K逆的表達(dá)式表示)，若K正和K逆都是溫度的函數(shù)，且隨溫度升高而升高，則圖中c和d分別表示______和______隨溫度變化趨勢(shì)(填K正或者K逆)。

(6)常溫下，向20mL的0.1mol/L的鹽酸中通入一定量氨氣反應(yīng)后溶液呈中性(假設(shè)溶液體積變化忽略不計(jì))則所得溶液中c(NH4+)=_______

Answer 1

【答案】944.4 第一步反應(yīng) 大于 當(dāng)壓強(qiáng)低于20MPa時(shí)，反應(yīng)速率慢，且反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低，壓強(qiáng)過(guò)大于50MPa時(shí)，轉(zhuǎn)化率提升不大，但對(duì)設(shè)備的要求高，生產(chǎn)成本高 小于 19 K正 K逆 0.1mol/L

【解析】

（1）根據(jù)反應(yīng)熱的計(jì)算公式，可得，故答案為：944.4；

（2）因?yàn)榈谝徊椒磻?yīng)的活化能大于第二步反應(yīng)的活化能，則催化劑后整個(gè)反應(yīng)的速率由第一步反應(yīng)決定，由圖可知未使用催化劑時(shí)逆反應(yīng)活化能大于正反應(yīng)活化能，故答案為：第一步反應(yīng)；大于；

（3）根據(jù)工業(yè)上制備氨氣的原理可知，當(dāng)壓強(qiáng)低于20MPa時(shí)，反應(yīng)速率慢，且反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低，壓強(qiáng)過(guò)大于50MPa時(shí)，轉(zhuǎn)化率提升不大，但對(duì)設(shè)備的要求高，生產(chǎn)成本高，所以工業(yè)生產(chǎn)采取20MPa到50MPa的高壓合成氨，故答案為：當(dāng)壓強(qiáng)低于20MPa時(shí)，反應(yīng)速率慢，且反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低，壓強(qiáng)過(guò)大于50MPa時(shí)，轉(zhuǎn)化率提升不大，但對(duì)設(shè)備的要求高，生產(chǎn)成本高；

（4）當(dāng)增大氫氣的用量時(shí)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率升高，氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，則H2的轉(zhuǎn)化率a點(diǎn)小于b點(diǎn)；根據(jù)圖知b點(diǎn)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為5%，設(shè)氮?dú)馀c氫氣在恒容密閉容器中各投1mol，轉(zhuǎn)化的氮?dú)鉃?/span>xmol，則可列三段式為：

N2+3H22NH3

則有，，由此可得x= ，P(平衡)=19MPa，故答案為：小于；19；

（5）平衡時(shí)，正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率，則有，平衡常數(shù)K= ；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高時(shí)，平衡會(huì)逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)會(huì)減小，則K逆大于K正，c代表K正，d代表K逆，故答案為：；K正；K逆；

（6）反應(yīng)后溶液呈中性，溶液中c（H+）=c（OH-）且由電荷守恒c（H+）+c（NH4+）=c（OH-）+c（Cl-），則c（NH4+）= c（Cl-）=0.1mol/L，故答案為：0.1mol/L。