Question

【題目】在工業生產中用N2和H2合成NH3“N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0”，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業上一般可進行連續生產。請回答下列問題：

（1）已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH1＝akJ·mol－1(a>0)

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH2＝－bkJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3＝－ckJ·mol－1

若有34g氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣所放出的熱量為__。

（2）合成NH3達到平衡后，某時刻改變下列條件__(填字母)，在達到新平衡的過程中正反應速率始終增大。

A．升溫 B．加壓

C．增大c(N2) D．降低c(NH3)

（3）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質的量對合成NH3反應的影響。實驗結果如圖所示：(圖中T表示溫度，n表示起始時H2物質的量)

①圖象中T2和T1的關系是：T2__T1(填“>”“<”“＝”或“無法確定”)。

②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態中，反應物N2的轉化率最大的是__(填字母)。

③若容器容積為1L，b點對應的n＝0.15mol，測得平衡時H2、N2的轉化率均為60%，則平衡時N2的物質的量濃度為__mol·L－1。

（4）一定溫度下，將2molN2和4molH2置于1L的恒容密閉容器中反應，測得不同條件、不同時間段內合成NH3反應中N2的轉化率，得到數據如下表：

時間 N2轉化率 溫度	1小時	2小時	3小時	4小時
T1	30%	50%	80%	80%
T2	35%	60%	a	b

上表中a、b、80%三者的大小關系為___。(填“>”“＝”“<”或“無法比較”)

Answer 1

【答案】(1.5c－a－b)kJ A < c 0.02 a＝b＜80%

【解析】

（1）根據蓋斯定律計算反應的焓變，根據反應放出的熱量與物質的量成正比；

（2）該反應為氣體體積減小的放熱反應，改變條件在達到新平衡的過程中正反應速率始終增大，則應為正逆反應速率都增大，且平衡向逆反應方向移動；

（3）①根據溫度升高化學平衡向著吸熱方向進行；

②根據a、b、c三點所表示的意義來回答；

③根據反應物的物質的量之比為等于化學計量數之比時，達平衡狀態時生成物的百分含量最大；根據化學平衡狀態是反應物的轉化率最大、生成物的產率最大來回答；先求出各自的平衡濃度，然后根據平衡常數的概念來回答；

（4）根據T1和T2同時間段內N2的轉化率可知T2反應溫度低，N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H＜0，正反應為放熱反應，所以T2相當于T1達到平衡時降溫，平衡向正反應方向移動，達平衡時，N2的轉化率較T1時高，但溫度低，反應速率慢。

（1）已知：①N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH1＝akJ·mol－1(a>0)

②N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH2＝－bkJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3＝－ckJ·mol－1

由蓋斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H=（2a+2b-3c）kJ·mol－1；

則34g 即2mol氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣所放出的熱量為 ×[-（2a+2b-3c）] kJ=(1.5c－a－b)kJ ；

（2）該反應為氣體體積減小的放熱反應，改變條件在達到新平衡的過程中正反應速率始終增大，則應為正逆反應速率都增大，且平衡向逆反應方向移動，所以改變條件應為升溫，反應速率增大，平衡逆向移動，而加壓、增大c（N2）、降低c（NH3）平衡都正向移動，故選A；

（3）①反應為放熱反應，溫度升高化學平衡向著吸熱方向進行，從T1到T2反應物氨氣的分數增加，故T1＞T2，即：T2＜T1；

②b點代表平衡狀態，c點又加入了氫氣，故平衡向右移動，氮氣的轉化率增大，

故選c；

③當氮氣和氫氣的物質的量之比為1：3時達平衡狀態時氨的百分含量最大，平衡點時產物的產率最大，據圖示，當起始氫氣的物質的量為0.15mol時氨的含量最大，故起始加入N2的物質的量為0.05mol，所以起始時氮氣的濃度是0.05mol·L－1，平衡時0.05mol·L－1×（1-60%）=0.02mol·L－1；

（4）根據T1和T2同時間段內N2的轉化率可知T2反應溫度低，N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H＜0，正反應為放熱反應，所以T2相當于T1達到平衡時降溫，平衡向正反應方向移動，達平衡時，N2的轉化率較T1時高，所以a＞80%，但溫度低，反應速率慢，所以T2時反應可能達到平衡也可能未達平衡，所以a=b或a＜b，所以80%＜a=b或80%＜a＜b。