Question

11．（1）氨氣是生產化肥、硝酸等的重要原料，圍繞合成氨人們進行了一系列的研究．
氫氣既能與氮氣又能與氧氣發生反應，但是反應的條件卻不相同．
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （g）△H=-483.6kJ/mol
3H₂ （g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol

計算斷裂1mol N≡N鍵需要能量946kJ，氮氣分子中化學鍵比氧氣分子中的化學鍵強（填“強”或“弱”），因此氫氣與二者反應的條件不同．
（2）固氮是科學家致力研究的重要課題．自然界中存在天然的大氣固氮過程：
N₂（g）+O₂（g）=2NO （g）△H=+180.8kJ/mol，工業合成氨則是人工固氮．分析兩種固氮反應的平衡常數，下列結論正確的是BC．

反應	大氣固氮		工業固氮
溫度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

A．常溫下，大氣固氮幾乎不可能進行，而工業固氮非常容易進行
B．人類大規模模擬大氣固氮是無意義的
C．工業固氮溫度越低，氮氣與氫氣反應越完全
D．K越大說明合成氨反應的速率越大
（3）在100℃時，將0.40mol的二氧化氮氣體充入2L抽空的密閉容器中，發生反應：2NO₂?N₂O₄．每隔一定時間就對該容器內的物質進行分析，得到如表數據：

時間/s	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

①在上述條件下，從反應開始直至20s時，二氧化氮的平均反應速率為0.0025mol/（L•s）．
②上述反應達到平衡后四氧化二氮的體積分數為25%，
③達到平衡后，恒溫下如向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴大為4L，此時有關反應的V（正）、V（逆）速率的說法正確的是BC
A．都增大    B．都減小   C．V（正）＜V（逆）

Answer 1

分析 （1）反應物總鍵能-生成物總鍵能=反應熱，據此計算；鍵能越大，化學鍵越強；
（2）A、化學平衡常數說明反應進行的徹底程度問題，與反應進行的難易程度無關；
B、大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業生成，產率很小；
C、合成氨是放熱反應，溫度越低，有利于平衡向正反應移動，反應的轉化率越高；
D、化學平衡常數說明反應進行的徹底程度問題，與反應速率無關；
（3）①根據表中數據計算四氧化二氮的反應速率，根據速率之比等于化學計量數之比計算二氧化氮的反應速率；
②反應達到60s時達到化學平衡狀態，N₂O₄的物質的量不再變化，計算出平衡時各物質的物質的量，根據四氧化二氮的體積分數=$\frac{n（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}{n（總）}$×100%進行計算；
③恒溫下如向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴大為4L，則二氧化氮和四氧化二氮的濃度都減小，相當于減小壓強，所以V（正）、V（逆）速率都減小，平衡向逆反應方向移動．

解答 解：（1）N≡N鍵能為x，則3×436kJ/mol+x-2×1173.2kJ/mol=-92.4kJ/mol，解得x=946kJ/mol，故斷裂1mol N≡N鍵需要能量是946kJ，O=O鍵能是498kJ/mol，故氮氣分子中化學鍵比氧氣分子中的化學鍵強，
故答案為：946；強；
（2）A、化學平衡常數說明反應進行的徹底程度問題，與反應進行的難易程度無關，故A錯誤；
B、大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業生成，產率很小，沒有實際意義，故B正確；
C、合成氨是放熱反應，溫度越低，有利于平衡向正反應移動，反應的轉化率越高，反應越完全，故C正確；
D、化學平衡常數說明反應進行的徹底程度問題，與反應速率無關，故D錯誤；
故答案為：BC；
（3）①由表中數據可知，從反應開始直至20s時，v（N₂O₄）=$\frac{\frac{0.05mol}{2L}}{20s}$=0.00125mol•L^-1•S^-1，則v（NO₂）=2v（N₂O₄）=2×0.00125mol•L^-1•S^-1=0.0025mol•L^-1•S^-1，故答案為：0.0025；
②反應達到60s時達到化學平衡狀態，N₂O₄的物質的量不再變化，
根據反應方程式計算：2NO₂ ?N₂O₄
初始：0.4mol     0
轉化：0.16mol 0.08mol
平衡：0.24mol 0.08mol
則平衡后四氧化二氮的體積分數為=$\frac{n（N{\;}_{2}O{\;}_{4}）}{n（總）}$×100%=$\frac{0.08}{0.24+0.08}$×100%=25%，
故答案為：25%；
③恒溫下如向該密閉容器中再充入0.32molHe氣，并把容器體積擴大為4L，則二氧化氮和四氧化二氮的濃度都減小，相當于減小壓強，所以V（正）、V（逆）速率都減小，平衡向逆反應方向移動，V（正）＜V（逆），故選：BC．

點評 本題考查反應熱的有關計算、平衡常數意義、化學平衡移動以及相關計算，題目較為綜合，涉及多方面的知識，難度較大，試題側重對學生能力的培養和解題方法的指導與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力．