Question

含氮化合物對人類生活有十分重大的意義．
（1）目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法是用氮?dú)夂蜌錃庠谝欢�條件下化合．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
①寫出工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式：

 

．
②實(shí)驗(yàn)室模擬合成氨，在2L密閉容器中投入1molN₂和3molH₂，容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化如圖所示．則0～10min，NH₃的平均速率為

 

；達(dá)平衡時(shí)，N₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．
③若在②達(dá)平衡后，保持容器體積及溫度不變，移走0.5molNH₃，再達(dá)平衡時(shí)，N₂的體積分?jǐn)?shù)將，平衡常數(shù)

 

（填“增大”“減小”或“不變”）
（2）科學(xué)家一直致力于研究常溫常壓下“人工固氮”的方法．據(jù)報(bào)道：在常溫常壓條件下，N2在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水反應(yīng)，生成NH3和一種單質(zhì)．進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度關(guān)系，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下（反應(yīng)時(shí)間3h，其余條件一樣）

T/℃	30	40	50
NH3生成量/10-6mol	4.8	5.9	6.0

①寫出常溫下“人工固氮”反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

此反應(yīng)△H

 

 0（填“＞”、“＜”或“=）
②該反應(yīng)中的催化劑TiO₂的制取方法之一是將TiCl₄氣體導(dǎo)入氫氧火焰中（700～1000℃）進(jìn)行水解．寫出TiCl₄水解的化學(xué)方程式：

 

．
③在上述固氮過程中，除加入催化劑外，能提高生產(chǎn)速率，但不降低產(chǎn)率的措施還可以是

 

．
A．適當(dāng)升高溫度                           
B．將氨氣液化分離
C．增大反應(yīng)物N₂的濃度                     
D．增大壓強(qiáng)．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算焓變書寫熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)三行式計(jì)算反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，v=

△c

△t

，轉(zhuǎn)化率=

變化量

初始量

×100%；
③根據(jù)影響化學(xué)平衡移動的因素以及影響K的因素來回答即可；
（2）①根據(jù)已知反應(yīng)物和生成物分析出另一種產(chǎn)物，再利用氧化還原配平法配平；圖表分析溫度升高，平衡狀態(tài)氨氣的物質(zhì)的量增大，說明升溫平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
②根據(jù)信息：將TiCl₄氣體導(dǎo)入氫氧火焰中（700～1000℃）進(jìn)行水解可以得到二氧化鈦來書寫方程式；
③根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和影響平衡的因素來回答．

解答： 解：（1）已知：a、N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
b、4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
c、2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
則反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可以是：a+

3

2

×b-

1

2

×c得到，所以△H=180.5kJ/mol+

3

2

×（-905kJ/mol）-

1

2

×（-483.6kJ/mol）=-92.4kJ/mol，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol；
②在2L密閉容器中投入1molN₂和3molH₂，平衡時(shí)，容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)是25%，設(shè)氮?dú)獾淖兓�量是x，則
               N₂+3H₂?2NH₃，
起始量（mol） 0.5   1.5  0
變化量（mol）  x    3x    2x
平衡量（mol）0.5-x 1.5-3x 2x
容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)是25%，得到

2x

0.5-x+1.5-3x+2x

=25%，解得x=0.2mol/L，
N₂的轉(zhuǎn)化率=

0.2

0.5

×100%=40%；則0～10min，NH₃的平均速率為

0.4mol/L

10min

=0.04mol/（L?min）．
故答案為：0.04mol/（L?min）；40%；
③若在②達(dá)平衡后，保持容器體積及溫度不變，移走0.5molNH₃，壓強(qiáng)減小，平衡逆向移動，再達(dá)平衡時(shí)，N₂的體積分?jǐn)?shù)將增大，平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，K不變，故答案為：增大；不變；
（2）①已知反應(yīng)物是N₂和H₂O生成物有NH₃，N₂→NH₃用氮元素化合價(jià)降低，則氧元素化合價(jià)一定升高，所以另一種產(chǎn)物為氧氣，再根據(jù)氧化還原配平法配平方程式為：2N₂+6H₂O

催化劑  .

4NH_3⁺3O₂，圖表分析溫度升高，平衡狀態(tài)氨氣的物質(zhì)的量增大，說明升溫平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0；
故答案為：2N₂+6H₂O

催化劑  .

4NH_3⁺3O₂；＞；
②根據(jù)信息：將TiCl₄氣體導(dǎo)入氫氧火焰中（700～1000℃）進(jìn)行水解可以得到二氧化鈦，即TiCl₄+2H₂O

700～1000℃  .

TiO₂+4HCl，故答案為：TiCl₄+2H₂O

700～1000℃  .

TiO₂+4HCl；
③A．適當(dāng)升高溫度，能提高其反應(yīng)速率且平衡正移，故A正確；                           
B．將氨氣液化分離，能減慢其反應(yīng)速率且平衡正移，故B錯誤；   
C．增大反應(yīng)物N₂的濃度，能提高其反應(yīng)速率且平衡正移，故C正確；                  
D．增大壓強(qiáng)，能提高其反應(yīng)速率且平衡逆向移動，故D錯誤；  
故選AC．

點(diǎn)評：本題涉及熱化學(xué)中蓋斯定律的應(yīng)用以及化學(xué)反應(yīng)速率、平衡的計(jì)算等知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．