Question

（27分）氨的合成原理為：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） ；△H=—92．4 KJ·mol^—1。現在500℃、20 MPa時，將N₂、H₂置于一個容積為2 L的密閉容器中發生反應，反應過程中各物質的物質的量變化如下圖。回答下列問題：

（1）10min內以NH₃表示的平均反應速率                 ；

（2）在10~20 min內：NH₃濃度變化的原因可能是                   ；

A．加了催化劑             B．縮小容器體積   

C．降低溫度               D．增加NH₃物質的量

（3）第1次平衡的時間范圍為：             ，

第2次平衡的時間范圍為：             ，

第1次平衡：平衡常數K₁ =            （帶數據的表達式），

第2次平衡時NH₃的體積分數           ；

（4）在反應進行至25 min時：

① 曲線發生變化的原因：                 

② 達第二次平衡時，新平衡的平衡常數

K₂      K₁（填“大于”、“等于”、“小于”）；

（5）在25~40min時，計算合成氨過程中的反應熱△H=                 。

（6）根據最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發生下列反應：

N₂（g）+ 3H₂O（1）  2NH₃（g）+ O₂（g） ；△H = a kJ·mol^—1

進一步研究NH₃生成量與溫度的關系，常壓下達到平衡時測得部分實驗數據如下表：

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10-6mol）	4．8	5．9	6．0

①此合成反應的a   0；ΔS   0，（填“＞”、“＜”或“＝”）

②已知：N₂（g）+ 3H₂（g）2NH₃（g） ΔH= －92 ．4kJ·mol^—1

2H₂（g）+ O₂（g） = 2H₂O（l）= －571．6kJ·mol^—1

則常溫下氮氣與水反應生成氨氣與氧氣的熱化學方程式為：

                                                                           

Answer 1

（1）平均反應速率： v = 0．005mol·L^-1 ·min^-1  ；（3分）

（2）原因可能是      AB   ；（3分）

（3）第1次平衡的時間為：  20~25min  ，（2分）

第2次平衡的時間為：  35~40 min  ，（2分）

 第1次平衡：平衡常數K₁ =  K =    （0．15）²   0．125×（0．075）³ （帶數據的表達式），（3分）

 第2次平衡時NH₃的體積分數  45．5 %   ；（3分）

（4）①曲線發生變化的原因：    移走0．1 mol NH₃   ，（2分）②K₂  等于 K₁（2分）

（5）△H=  —2．31 KJ·mol^-1   。（2分）

（6） ①＞、＞ （各2分）

②2N₂（g）+ 6H₂O（1） = 4NH₃（g）+ 3O₂（g） ΔH=+1530 kJ·mol^-1 （3分）

N₂（g） + 3H₂O（1）= 2NH₃（g） + O₂（g） ΔH=+765kJ·mol^-1 （3分）

解析:略