Question

把大氣中的游離態的氮轉化為氮的化合物的過程稱為固氮．生物固氮和大氣固氮（閃電時N₂轉化為NO）屬于自然固氮，這遠不能滿足人類的需要．工業固氮（合成氨）是目前人工固氮的主要方法．有關大氣固氮和工業固氮的平衡常數K值分別如下表一和表二．
表一：N₂+O₂?2NO                     

溫度	25℃	2000℃
K值	3.84×10-31	1.847

表二：N₂+3H₂?2NH₃

溫度	25℃	350℃	400℃	450℃
K值	5×108	1.847	0.507	0.152

（1）根據上表中的數據分析，下列說法正確的是

 

．
A、在常溫下，大氣固氮幾乎不可能，而工業固氮很容易進行
B、人類大規模模擬大氣固氮是沒有意義的
C、在常溫下，增加工業固氮的容器的壓強，K值會發生改變
D、大氣固氮與工業固氮都是放熱反應
（2）向某密閉容器中加入4mol NH₃、1.2mol H₂和一定量的N₂三種氣體，一定條件下發生反應，各物質的濃度隨時間變化如圖甲所示[已知0～t₁階段保持恒溫、恒容，且c（N₂）未畫出]．圖乙為t₂時刻后改變反應條件，反應速率隨時間的變化情況，已知在t₂、t₃、t₄、t₅時刻各改變一種不同的條件．

①若t₁=15s，則t₀～t₁階段的反應速率為v（H₂）=

 

②N₂的起始物質的量為

 

③反應達到平衡狀態，下列說法中能表明已達到平衡狀態的是

 

A、單位時間內生成a molN₂，同時生成3a molH₂
B、容器的總壓強不再變化
C、混合氣體的密度不再變化
D、三個H-H 鍵斷裂的同時有六個H-N鍵斷裂
④t₄時刻改變的條件為

 

，t₅時刻改變的條件為

 

⑤已知t₀～t₁階段該反應放出或吸收的熱量為Q kJ（Q為正值），試寫出該反應的熱化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡常數的含義,化學反應速率變化曲線及其應用

專題：化學平衡專題

分析：（1）A．由K可知，常溫下大氣固氮很難發生；
B．根據大氣固氮的條件和反應程度分析；
C．K只與溫度有關；
D．根據大氣固氮的K與溫度的關系判斷；
（2）①由圖可知，t₀-t₁階段H₂濃度變化量為0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，根據v=

△c

△t

計算v（H₂）；
②根據方程式結合生成的氫氣的量計算；
③達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，百分含量不變，以及由此衍生的其它一些量不變，據此分析；
④t₄時刻正逆反應速率均減小而且正移；t₅時刻正逆反應速率均增大而且正移；結合影響速率和平衡的因素分析；
⑤根據反應的物質的量之比等于熱量比求出反應熱，再寫出熱化學方程式．

解答： 解：（1）A．由K可知，大氣固氮為吸熱反應，而人工固氮是放熱反應，故A正確；
B．大氣固氮是在放電或很高的溫度下進行的，而且大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業生產，成本很高，產率很小，沒有實際意義，故B正確；
C．合成氨是放熱反應，常溫下合成氨氣需要合適的催化劑，則尋找在常溫下合成氨的高效催化劑是目前人工固氮的新方向，故C正確；
D．由表格中K的數據與溫度可知，在常溫下，人工固氮難進行，故D錯誤；
故答案為：AB；
（2）①由圖可知，t₀-t₁階段H₂濃度變化量為0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，故v（H₂）=

0.3mol/L

15s

=0.02mol/（L?min），
故答案為：0.02mol/（L?min）；
②反應后氫氣的濃度增大了0.3mol/L，已知反應方程式為：NH₃?N₂+3H₂，則氮氣的濃度增大為0.1mol/L，所以氮氣的起始濃度為0.4mol/L-0.1mol/L=0.3mol/L；N₂的起始物質的量為0.3mol/L×4L=1.2mol；
故答案為：1.2mol；
③發生反應為2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，
A．單位時間內生成a molN₂，為正速率，同時生成3a molH₂，也為正速率，都是正速率，不能說明反應是否達到平衡狀態，故A錯誤；
B．隨反應進行容器內壓強增大，容器內壓強不再發生變化，說明達到平衡狀態，故B正確；
C．容器內混合氣體的總質量不變，容器的容積不變，容器內氣體密度始終不發生變化，故C錯誤；
D．三個H-H 鍵斷裂表示逆速率，有六個H-N鍵斷裂表示正速率，而且正逆速率之比為計量數之比，則說明達到平衡狀態，故D正確；
故答案為：BD；
④t₄時刻正逆反應速率均減小而且正移，說明降低溫度；t₅時刻正逆反應速率均增大而且正移，說明增大壓強；
故答案為：降低溫度；增大壓強；
⑤氨氣的分解反應為吸熱反應，已知t₀～t₁階段反應消耗的氨氣為0.2mol/L×4L=0.8mol，該反應吸收的熱量為Q kJ（Q為正值），所以消耗2mol氨氣吸熱為2.5kJ，則該反應的熱化學方程式為2NH₃（g）?N₂ （g）+3H₂（g）△H=+2.5QkJ/mol，
故答案為：2NH₃（g）?N₂ （g）+3H₂（g）△H=+2.5QkJ/mol．

點評：本題考查化學平衡圖象、化學平衡有關計算、影響化學平衡的因素、平衡狀態的判斷、熱化學方式的書寫等，是對知識的綜合運用，難度中等．