Question

氨是一種重要的化工產品，是氮肥工業(yè)、有機合成工業(yè)以及制造硝
酸、銨鹽和純堿的原料，也是一種常用的制冷劑．工業(yè)合成氨的反應方程式為：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H．如圖1是合成氨反應的能量與反應過程相關圖（未使用催化劑）；圖2是合成氨反應在2L容器中、相同投料情況下、其它條件都不變時，某一反應條件的改變對反應的影響圖．

（1）已知H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ/mol，試寫出表示NH₃（g）燃燒熱的熱化學反應方程式

 

．
（2）下列說法正確的是

 

．
A．△H=-92.4kJ/mol
B．使用催化劑會使E₁的數(shù)值增大
C．為了提高轉化率，工業(yè)生產中反應的溫度越低越好
D．圖2是不同壓強下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系圖，且p_A＜p_B
E．圖2是不同溫度下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系圖，且T_A＞T_B
F．該反應的平衡常數(shù)K_A＜K_B
G．在曲線A條件下，反應從開始到平衡，消耗N₂的平均速率為

n1

4t1

mol?L-1?min-1
（3）下列能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是

 

（填字母）．
A．容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2    B．v（N₂）_正=v（H₂）_逆
C．容器內壓強保持不變                    D．混合氣體的密度保持不變
（4）一定溫度下，向一個容積為2L的密閉容器中通入2molN₂和7molH₂，達到平衡時測得容器內的壓強為起始時的

7

9

倍，則此溫度下的平衡常數(shù)為

 

．在同一溫度、同一容器中，將起始物質改為amol N₂、bmol H₂、cmol NH₃（a、b、c均不為零），欲使平衡混合物中各物質的質量與原平衡相同，則a、b、c滿足的關系為

 

（用含a、b、c的表達式表示）．
（5）如圖3為常溫下向25mL 0.1mol?L^-1 NaOH溶液中逐滴滴加0.2mol?L^-1的HN₃溶液的過程中溶液pH的變化曲線（溶液混合時體積變化忽略不計）．
①根據(jù)圖3能確定HN₃為

 

．酸（填“強”或“弱”）．
②D點時溶液中各離子濃度由大到小的順序為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,等效平衡,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）依據(jù)燃燒熱的概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量書寫熱化學方程式；
（2）N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol
A．依據(jù)圖象分析，反應焓變△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol；
B．使用催化劑改變反應速率降低反應的活化能；
C．溫度越低平衡正向進行，工業(yè)生產中反應速率慢，生成效率和經濟效益低；
D．圖2是不同壓強下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系，依據(jù)先拐先平壓強大，結合氨氣物質的量分析；
E．圖2是不同溫度下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系先拐先平溫度高，結合氨氣物質的量分析；
F．該反應溫度不變，反應的平衡常數(shù)隨溫度變化分析；
G．在曲線A條件下，反應從開始到平衡，計算氨氣的反應速率，依據(jù)反應速率之比等于系數(shù)之比，得到消耗N₂的平均速率=

△c

△t

；
（3）反應達到平衡狀態(tài)的是正逆反應速率相同，個組分含量保持不變分析，由此衍生的一些物理量也不變，以此進行判斷；
（4）依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度，結合平衡常數(shù)概念計算平衡常數(shù)；起始量為amol N₂、bmol H₂、cmol NH₃（a、b、c均不為零），欲使平衡混合物中各物質的質量與原平衡相同，滿足轉化為起始量“等量等效”分析；
（5）圖象分析恰好反應時消耗HN₃的體積為12.5ml，此時溶液PH為8顯堿性，說明HN₃為弱酸，D點加入25mlHN₃溶液得到等濃度的NaN₃和 HN₃溶液，溶液PH小于7顯酸性，說明酸電離大于水解；

解答： 解：（1）H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ/mol，表示NH₃（g）燃燒熱的熱化學反應方程式為：NH₃（g）+

3

4

O₂（g）=

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂O（l）△H=-382.5KJ/mol；
故答案為：NH₃（g）+

3

4

O₂（g）=

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂O（l）△H=-382.5KJ/mol；
（2）A．依據(jù)圖象分析，反應焓變△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol，故A正確；
B．使用催化劑改變反應速率降低反應的活化能，E₁減小，故B錯誤；
C．為了提高轉化率，反應是放熱反應，溫度越低平衡正向進行，工業(yè)生產中反應速率慢，生成效率和經濟效益低，故C錯誤；
D．圖2是不同壓強下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系，依據(jù)先拐先平壓強大，p_A＞p_B ，壓強越大氨氣物質的量增大，故D錯誤
E．圖2是不同溫度下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系先拐先平溫度高，T_A＞T_B，故E正確；
F．反應的平衡常數(shù)隨溫度變化，該反應溫度不變，平衡常數(shù)不變，壓強改變不影響平衡常數(shù)，圖象中影響因素依據(jù)DE分析是溫度改變，T_A＞T_B，溫度越高平衡逆向進行，平衡常數(shù)K_A＜K_B，故F正確；
G．在曲線A條件下，反應從開始到平衡，V（NH₃）=

n1mol 2L

t1min

=

n1

2t1

mol/L?min，反應速率之比等于系數(shù)之比，消耗N₂的平均速率=

1

2

V（NH₃）=

n1

4t1

mol?L-1?min-1，故G正確；
故答案為：AEFG；
（3）該反應達到平衡狀態(tài)的標志是正逆反應速率相同，個組分含量保持不變；
A．衡時各物質的物質的量的多少取決于起始量與轉化的程度，不能作為判斷達到平衡的依據(jù)，容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2，故A錯誤；
B．反應速率之比等于系數(shù)之比，3v（N₂）_正=v（H₂）_正，3v（N₂）_正=v（H₂）_逆，v（H₂）_正=v（H₂）_逆，說明反應達到平衡，v（N₂）_正=v（H₂）_逆
，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），反應前后氣體體積變化，容器內壓強保持不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；                  
D．反應前后質量不變，體積不變，混合氣體的密度在反應過程中和平衡狀態(tài)下相同，所以混合氣體的密度保持不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：C；
（4）一定溫度下，向一個容積為2L的密閉容器中通入2molN₂和7molH₂，則依據(jù)平衡三段式列式計算，設氮氣消耗物質的量為x；
                N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），
起始量（mol/L）  2        7       0
變化量（mol/L）  x      3x        2x
平衡量（mol/L） 2-x     7-3x      2x
達到平衡時測得容器內的壓強為起始時的

7

9

倍，氣體物質的量之比等于壓強之比；2-x+7-3x+2x=

7

9

（2+7）
x=1
平衡常數(shù)K=

( 2 2 )2

1 2 ×( 4 2 )3

=0.25；
起始量為amol N₂、bmol H₂、cmol NH₃（a、b、c均不為零），欲使平衡混合物中各物質的質量與原平衡相同，滿足轉化為起始量“等量等效”；
               N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），
起始量（mol/L）  a       b       c
轉化量         a+

c

2

     b+

3c

2

     0
則a+

c

2

=2 b+

3c

2

=7；
故答案為：0.25；a+

c

2

=2 b+

3c

2

=7；
（5）①圖象分析氫氧化鈉溶液和HN₃溶液恰好反應時消耗HN₃的體積為12.5ml，此時溶液PH為8顯堿性，說明HN₃為弱酸；
故答案為：弱；
②D點加入25mlHN₃溶液得到等濃度的NaN₃和 HN₃溶液，溶液PH小于7顯酸性，說明酸電離大于水解，溶液中離子濃度大小為C（N₃^-）＞C（Na⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；
故答案為：C（N₃^-）＞C（Na⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；

點評：本題考查了熱化學方程式書寫方法，化學平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)、反應速率計算應用，等效平衡狀態(tài)的分析方法，鹽類水解的應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．