Question

氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。

(1)根据图1提供的信息,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在图1中曲线　　　　　　　(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线。 

(2)在恒容容器中,下列描述中能说明上述反应已达平衡的是　　　　。 

A.3v(H₂)_正=2v(NH₃)_逆

B.单位时间内生成n mol N₂的同时生成2n mol NH₃

C.混合气体的密度不再改变

D.容器内压强不随时间的变化而变化

(3)一定温度下,向2 L密闭容器中充入1 mol N₂和3 mol H₂,保持体积不变,0.5 min后达到平衡,测得容器中有0.4 mol NH₃,则平均反应速率v(N₂)=　　　　　　,该温度下的平衡常数K=　　　　　　　。若升高温度,K值变化　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)。 

(4)为了寻找合成NH₃的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验编号	T(℃)	n(N2)/n(H2)	p(MPa)
ⅰ	450	1/3	1
ⅱ			10
ⅲ	480		10

A.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

B.根据反应N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)的特点,在给出的坐标图2中,画出其在1 MPa和10 MPa条件下H₂的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明各条曲线的压强。

Answer

(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92 kJ·mol-1 b

(2)BD (3)0.2 mol·L-1·min-1 0.058 减小

(4)A.ⅱ.450 1/3 ⅲ.1/3

B.

【解析】(1)由图可看出该反应为放热反应,ΔH=-(600 kJ·mol-1-508 kJ·mol-1)=-92 kJ·mol-1,故热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,加入催化剂能降低反应的活化能,故b曲线表示加入了催化剂。

(2)当2v(H2)正=3v(NH3)逆时反应达平衡,A不能说明;因是恒容容器且反应物和产物都是气体,故密度始终不变,C不能说明。

(3)列三段式如下:

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始(mol·L-1) 0.5 1.5 0

转化(mol·L-1) 0.10.3 0.2

平衡(mol·L-1) 0.4 1.2 0.2

v(N2)==0.2 mol·L-1·min-1,K=≈0.058,该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,K减小。

(4)A.要寻找适宜条件,应使其中两者相同去比较第三者,本题只是从温度和压强两方面考虑,故应恒等于,则ⅰ与ⅱ应温度相同,ⅱ与ⅲ应压强相同。

B.合成氨是一个气体体积减小的放热反应,随着温度的升高,H2的转化率减小,压强越大,H2的转化率越大,故随温度升高曲线有减小趋势,且10 MPa曲线应在1 MPa曲线之上。