Question

（12分）氨在国民经济中占有重要地位。

（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol NH₃，放出92.2 kJ热量。

①工业合成氨的热化学方程式是_______。

②若起始时向容器内放入2 mol N₂和6 mol H₂，达平衡后放出的热量为Q，则Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。

③已知：

1 mol N-H键断裂吸收的能量约等于_______kJ。

（2）工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反应的化学方程式为2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①焓变ΔH（填“>”、“<”或“=”）_______0。

②在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比），下图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系。α随着x增大而增大的原因是_______。

③上图中的B点处，NH₃的平衡转化率为_______。

Answer

（1）①  

② <     ③391

（2）① <     ②c(NH3)增大，平衡正向移动    ③32%

【解析】

试题分析：（1）合成氨工业中每产生2 mol NH3，放出92.2 kJ热量。根据定量关系可以得到①工业合成氨的热化学方程式是① ；由于该反应是可逆反应所以2 mol N2和6 mol H2完全反应理论上可以放出184.4 kJ热量，但是实际中得到的只能比184.4 kJ少所以②若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2，达平衡后放出的热量为Q<184.4 kJ。

③已知：

所以由反应热的计算公式可得6 mol N-H键能—（1 mol N-N键能+3 mol H-H键能）=92.2kj

所以1 mol N-H键断裂吸收的能量约等于391kJ。

（2）由该反应的平衡常数和温度关系

T / ℃

165

175

185

195

K

111.9

74.1

50.6

34.8

可以看到温度越高，平衡向吸热方向移动，K越小，平衡向逆反应方向移动，即逆反应方向就是吸热方向所以正反应方向为放热反应，所以①焓变ΔH<0。

② 2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l)增加NH3的浓度，平衡会向正反应方向移动，所以CO2平衡转化率会增大                 

2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l)

起始量物质的量：   4x      x             0           0

变化量物质的量：   2y      y             y           y

平衡量物质的量：  4x-2y    x-y            y           y

CO2平衡转化率a=y/x=64%      

所以③上图中的B点处，NH3的平衡转化率=2y/4x=32%

考点：热化学方程式的书写反应热的计算化学平衡