Question

【題目】氨是生產(chǎn)硝酸、尿素等物質(zhì)的重要原料，工業(yè)合成氨是最重要的化工生產(chǎn)之一。

（1）氨催化氧化法是工業(yè)制硝酸的主要方法。

已知:2NO(g)+3H2(g)2NH3(g)+O2(g) △H1=-272．9 kJ·mol-1， 2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H2= -483．6kJ·mol-1，則4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+ 6H2O(g)△H3= 。

（2）恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H4 = - 92． 4 kJ·mol-1，

ΔS＝-198．2Jmol-1K-1。其化學(xué)平衡常數(shù)(K)與溫度的關(guān)系如下表:

溫度/K	398	498	…
平衡常數(shù)(K)	K1	K2	…

K1 K2(填“＞”或“＜”)，請(qǐng)分析，298K時(shí)，合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行 。

（3） 向氨合成塔中充入10molN2和40mol H2進(jìn)行氨的合成，一定溫度(T)下平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖1所示。下列說法正確的是 (填字母)。

A．由圖可知增大體系壓強(qiáng)(p)，有利于增大氨氣在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)

B．若圖中T=500℃，則溫度為450℃時(shí)對(duì)應(yīng)的曲線是b

C．工業(yè)上采用500℃溫度可有效提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率

D．當(dāng)3v正(H2)=2v逆(NH3)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

當(dāng)溫度為T、氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25%時(shí)，N2的轉(zhuǎn)化率為 。

（4）工業(yè)上用NH3生產(chǎn)硝酸時(shí)，將NH3和O2按體積比1:2混合通入某特定條件的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，所有物質(zhì)不與外界交換，最后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

（5）氨碳比［n(NH3)/n(CO2)］對(duì)合成尿素的反應(yīng)：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)有影響。T℃時(shí)，在一定體積為2L的恒容密閉容器中，將物質(zhì)的量之和為3 mol的NH3和CO2以不同的氨碳比進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果如圖2所示，a、b分別表示CO2或NH3的轉(zhuǎn)化率，c表示平衡體系中尿素的體積分?jǐn)?shù)。［n(NH3)/n(CO2)］ 時(shí)，尿素產(chǎn)量最大；該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。

Answer 1

【答案】

（1）-905．0kJ·mol-1

（2）＞；能自發(fā)進(jìn)行。

（3）AB；50%

（4）77．8%

（5）2；40

【解析】

試題分析：（1）已知:①2NO(g)+3H2(g)2NH3(g)+O2(g)△H1=-272．9 kJ·mol-1，②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2= -483．6kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律，將②×3-①×2，得4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+ 6H2O(g)△H3=(-483．6kJ·mol-1)×3-(-272．9 kJ·mol-1)×2=-905．0kJ·mol-1，故答案為：-905．0kJ·mol-1

（2） N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H4 = - 92． 4 kJ·mol-1，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，因此K1＞K2，298K時(shí)，△G=△H-T△S=(- 92． 4 kJ·mol-1)-298K×(-198．2Jmol-1K-1)=-33.3 kJ·mol-1＜0，能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：＞；能自發(fā)進(jìn)行。

（3）A．N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)，增大體系壓強(qiáng)(p)，平衡正向移動(dòng)，有利于增大氨氣在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)，正確；B．N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H4 = - 92． 4 kJ·mol-1，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，氨氣在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)增大，若圖中T=500℃，則溫度為450℃時(shí)對(duì)應(yīng)的曲線是b，正確；C．工業(yè)上采用500℃溫度是因?yàn)榇呋瘎┑幕钚栽谠摐囟认螺^強(qiáng)，和加快反應(yīng)速率，但不利于提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率，錯(cuò)誤；D．當(dāng)2v正(H2)=3v逆(NH3)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；故選AB；設(shè)生成氨氣的物質(zhì)的量為x，則反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為，則=25%，x=10mol，N2的轉(zhuǎn)化率為×100%=50%，故答案為：AB；50%

（4）由4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 、4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3可得：NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O，則按理論上的原料比將原料放在一個(gè)具有反應(yīng)條件的密閉容器中進(jìn)行，所有物質(zhì)不與外界交換，則生成1molHNO3、molH2O，則硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=77.8%，故答案為：77.8%；

（5）由圖可知，橫坐標(biāo)為n(NH3)/n(CO2)=2時(shí)，尿素的體積分?jǐn)?shù)最大，且y點(diǎn)氨氣的轉(zhuǎn)化率為80%，

2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)

起始濃度(mol/L) 1 0.5 0 0

變化濃度(mol/L) 0.8 0.4 0.4 0.4

平衡濃度(mol/L) 0.2 0.1 0.4 0.4

平衡常數(shù)K==40，故答案為：2；40。