Question

6．氨是氮循環(huán)過程中的重要物質，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．
（1）已知：H-H鍵能為436kJ/mol，N  N鍵能為945kJ/mol，N-H鍵能為391kJ/mol．寫出工業(yè)合成氨反應的熱化學方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1（N₂的系數(shù)為1mol ）．若反應的過程與能量變化如圖所示，則該反應的反應熱△H=E₁-E₂．（用圖中E₁、E₂表示）
（2）在500℃、2×10⁷Pa和催化劑條件下，向一密閉容器中充入0.5molN₂和1.5molH₂，充分反應后，放出的熱量＜46.5kJ填“＞”“＜”或“=”），理由是可逆反應反應物不能完全轉化．
（3）將一定量N₂ 和H₂放入2L密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa和催化劑條件下反應，10min后達到平衡，測得N₂、H₂和NH₃的物質的量分別是1mol、2mol、1mol．起始時N₂的物質的量濃度c（N₂）=0.5mol/L；用氫氣表示該反應的平均速率v（H₂）=0.075mol/（L•min）；若該反應的平衡常數(shù)K值增大，則改變的條件是降低溫度，平衡移動的方向是平衡正向移動．

Answer 1

分析 （1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，注明物質的聚集狀態(tài)與反應熱書寫熱化學方程式；焓變和起始和終了狀態(tài)有關，與變化過程無關，逆反應的活化能為E₂，正反應的活化能E₁，結合圖分析；
（2）可逆反應不能完全反應，0.5molN₂和1.5molH₂不能全部轉化為氨氣，該反應的正反應是放熱反應；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）依據(jù)三段式結合速率公式進行計算；平衡常數(shù)只與溫度有關．

解答 解：（1）反應發(fā)生：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），則△H=945KJ•mol^-1+3×436KJ•mol^-1-6×391KJ•mol^-1=-93 KJ•mol^-1，反應熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1，逆反應的活化能為E₂，正反應的活化能E₁，△H=E₁-E₂，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1；E₁-E₂；
（2）當0.5mol N₂和1.5mol H₂完全反應時，才能放出46.2kJ的熱量，但反應為可逆反應，不能完全進行，則密閉容器中充入0.5mol N₂和1.5mol H₂，充分反應后，放出的熱量小于46.2kJ，
故答案為：＜；可逆反應反應物不能完全轉化；
（3）將一定量的H₂（g）和N₂（g）放入2L密閉容器中，在500℃、2×10⁷ Pa下達到平衡，測得N₂、H₂和NH₃的物質的量分別是1mol、2mol、1mol，則：
                          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1+0.5        2+1.5           0
變化量（mol）：0.5          1.5               1
平衡量（mol）：1              2                1
起始時N₂的物質的量濃度c（N₂）=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L   用氫氣表示該反應的平均速率v（H₂）=$\frac{c（{H}_{2}）}{V}$=$\frac{1.5mol}{\frac{2L}{10min}}$=0.075mol/（L•min），該反應的正反應是放熱反應，化學平衡常數(shù)增大，平衡正向移動，則降低溫度，
故答案為：0.5mol/L；0.075mol/（L•min）；降低溫度；平衡正向移動．

點評 本題考查了化學反應的能量變化，化學平衡移動影響因素，為高頻考點，注意把握圖象識別和理解含義，注意三段式在化學平衡計算中應用，注意化學平衡常數(shù)只與溫度有關，題目難度中等．