Question

4．工業(yè)合成氨反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g） $?_{高溫高壓}^{催化劑}$ 2NH₃（g），對其研究如下：
（1）已知H-H鍵能為436kJ•mol^-1，N-H鍵能為391kJ•mol^-1，N≡N鍵的鍵能是945.6kJ•mol^-1，則上述反應(yīng)的△H=-92.46kJ•mol^-1．
（2）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．若反應(yīng)方程式改寫為：$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），在該溫度下的平衡常數(shù)：K₁=$\sqrt{K}$（用K表示）．
（3）在773K時，分別將2molN₂和6molH₂充入一個固定容積為1L的密閉容器中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體混合物中n（H₂）、n（NH₃）與反應(yīng)時間t的關(guān)系如下表：

t/min	0	5	10	15	20	25	30
n（H2）/mol	6.00	4.50	3.60	3.30	3.03	3.00	3.00
n（NH3）/mol	0	1.00	1.60	1.80	1.98	2.00	2.00

①該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的N₂、H₂、NH₃濃度分別為3mol/L，3mol/L、3mol/L，此時v_正大于v_逆（填“大于”、“小于”或“等于”）
②由上述表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到“濃度～時間”的關(guān)系可用如圖的曲線表示，表示    c（N₂）～t的曲線是乙．在此溫度下，若起始充入4molN₂和12molH₂，反應(yīng)剛達(dá)到平衡時，表示c（H₂）的曲線上相應(yīng)的點(diǎn)為B．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，據(jù)此計(jì)算；
（2）K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，化學(xué)計(jì)量數(shù)為倍數(shù)關(guān)系，而K為指數(shù)關(guān)系；
（3）①由表可知表可知25min反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，
                      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
初起（mol/L）：2       6         0 
變化（mol/L）：1       3         2
平衡（mol/L）：1       3         2
此時平衡常數(shù)為：K=$\frac{{2}^{2}}{{3}^{3}×1}$=$\frac{4}{27}$，根據(jù)Qc與K的大小平衡判斷正逆反應(yīng)速率的大�。�
②由反應(yīng)方程式可知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）變化量之比等于對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，而△n甲：△n乙：△n丙=3：1：2，所以表示c（N₂）～t的曲線是乙；在此溫度下，若起始充入4molN₂和12molH₂，相當(dāng)于在原來基礎(chǔ)上增加壓強(qiáng)，平衡正向移動，所以比原平衡的兩倍小，而且達(dá)平衡的時間縮短，由此分析解答．

解答 解：（1）已知：H-H鍵能為436kJ•mol^-1，H-N鍵能為391kJ•mol^-1，N≡N鍵的鍵能945.6kJ•mol^-1，對于反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能=945.6kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×2-391kJ•mol^-1×6=-92.46kJ•mol^-1，
故答案為：-92.46kJ•mol^-1；
（2）N₂（g）+3H₂（g） $?_{高溫高壓}^{催化劑}$ 2NH₃（g）的K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），在該溫度下的平衡常數(shù)：K₁=$\sqrt{K}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；$\sqrt{K}$；
（3）①由表可知表可知25min反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，
                      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
初起（mol/L）：2       6         0 
變化（mol/L）：1       3         2
平衡（mol/L）：1       3         2
此時平衡常數(shù)為：K=$\frac{{2}^{2}}{{3}^{3}×1}$=$\frac{4}{27}$，根據(jù)Qc=$\frac{{3}^{2}}{{3}^{3}×3}$=$\frac{3}{27}$＜K，所以平衡正向移動，即此時v_正大于v_逆，
故答案為：大于；
②由反應(yīng)方程式可知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）變化量之比等于對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，而△n甲：△n乙：△n丙=3：1：2，所以表示c（N₂）～t的曲線是乙；在此溫度下，若起始充入4molN₂和12molH₂，相當(dāng)于在原來基礎(chǔ)上增加壓強(qiáng)，平衡正向移動，所以比原平衡的兩倍小，而且達(dá)平衡的時間縮短，則應(yīng)是點(diǎn)B，
故答案為：乙；B．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握圖象及表格數(shù)據(jù)的應(yīng)用、平衡三段法、K與Qc的計(jì)算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，注意焓變計(jì)算方法、平衡移動原理的應(yīng)用，題目難度不大．