Question

15．氨氣是一種重要的化工產品，是生產銨鹽、尿素等的原料．現有如下兩種合成氨的途徑：
Ⅰ．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
Ⅱ．2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol
（1）根據上述反應，寫出表示H₂燃燒熱的熱化學方程式H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol．
（2）2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）在恒容密閉容器中達到平衡的標志有：C．
①單位時間內生成3n mol H₂同時生成2n mol NH₃
②用NH₃、N₂、H₂表示反應速率比為2：1：3
③混合氣體的密度不再改變
④混合氣體壓強不再改變
⑤混合氣體平均相對分子質量不再改變
A．①③④B．①②④⑤C．①④⑤D．②③④
（3）工業上常用CO₂和NH₃通過如下反應合成尿素[CO（NH₂）₂]．
CO₂（g）+2NH₃（g）$\stackrel{一定條件}{?}$CO（NH₂）₂（1）+H₂O△H＜0
t℃時，向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10molCO₂和0.40molNH₃，70min開始達到平衡．反應中CO₂（g）的物質的量隨時間變化如下表所示：

時間/min	0	30	70	80	100
n（CO2）/mol	0.10	0.060	0.040	0.040	0.040

①20min時，υ_正（CO₂ ）＞80min時υ_逆（H₂O）（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在100min時，保持其它條件不變，再向容器中充入0.050mo1CO₂和0.20molNH₃，重新建立平衡后CO₂的轉化率與原平衡相比將增大（填“增大”、“不變”或“減小”）．
③上述可逆反應的平衡常數為76.53（保留二位小數）．
④根據表中數據在圖甲中繪制出在t℃下NH₃的轉化率隨時間變化的圖象．保持其它條件不變，則（t+10）℃下正確的圖象可能是B（填圖甲中的“A”或“B”）．

Answer 1

分析 （1）Ⅰ．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
Ⅱ．2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol
根據蓋斯定律$\frac{Ⅰ×2-Ⅱ}{6}$計算得到；
（2）化學反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發生變化，由此衍生的一些物理量不發生變化，以此進行判斷，得出正確結論；
（3）①增大濃度，加快化學反應速率；
②根據等效平衡進行判斷；
③根據平衡常數的定義進行計算；
④升高溫度，平衡逆向移動，氨氣的轉化率減�。�
⑤根據電解原理書寫電極反應式，并進行相關計算．

解答 解：（1）Ⅰ．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
Ⅱ．2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol
根據蓋斯定律$\frac{Ⅰ×2-Ⅱ}{6}$得，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=$\frac{-92.4×2-1530}{6}$=-285.8kJ/mol
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
（1）單位時間內：①生成3n mol H₂是正反應，同時生成2n mol NH₃為逆反應，且化學反應速率之比等于化學計量數之比，故正逆反應速率相等，故①正確；
②用NH₃、N₂、H₂表示反應速率比為2：1：3，化學反應速率之比等于化學計量數之比，與平衡無關，故②錯誤；
③密度=$\frac{總質量}{體積}$，總質量不變，體積不變，故混合氣體的密度不再改變不能作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，故③錯誤；
④反應前后氣體的化學計量數之和不等，故混合氣體壓強不再改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，故④正確；
⑤平均相對分子質量=$\frac{總質量}{總物質的量}$，總質量不變，總物質的量在變，故混合氣體平均相對分子質量不再改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，故⑤正確；故在恒容密閉容器中達到平衡的標志有①④⑤，
故選C；
（3）①20min時，n（CO₂ ）=0.06～0.10mol，80min時，n（H₂O）=0.06mol，n（CO₂ ）＞n（H₂O），故20min時，υ_正（CO₂ ）＞80min時．υ_逆（H₂O），故答案為：＞；
②原始投料n（CO₂ ）：n（NH₃）=0.1mol：0.4mol=1：4，新增投料n（CO₂ ）：n（NH₃）=0.05mol：0.2mol=1：4，恒溫恒容，投料比相同，相當于增大壓強，有利于平衡正向移動，故平衡后CO₂的轉化率增大，故答案為：增大；
③平衡時，c（CO₂）=0.04÷2=0.02mol/L，c（NH₃）=（0.4-0.06×2）÷2=0.14mol/L，c（H₂O）=0.06÷2=0.03mol/L，故K=$\frac{0.03}{0.02×0.14×0.14}$=76.53，故答案為：76.53；
④利用三段式計算出30min時NH₃的轉化率為20%，70min時NH₃的轉化率為30%，然后模仿已有曲線繪制出曲線，注意70min前的圖象不能畫成直線，無論是吸熱還是放熱反應，溫度升高時，達到平衡的時間都會縮短；該反應是放熱反應，溫度升高，平衡會逆向移動，所以NH₃的轉化率會減小，故答案為：B；
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點評 本題考查蓋斯定律的應用、化學平衡狀態的判斷、化學反應速率和化學平衡的影響因素、平衡常數的計算等，綜合性較強，難度中等．