Question

(16分)合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实。

(1)已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  H=-92．2kJ·mol^-1。在一定条件下反应时，当生成标准状况下33.6LNH₃时，放出的热量为            。

(2)合成氨混合体系在平衡状态时NH₃的百分含量与温度的关系如下图所示。由图可知：

    ①温度T₁、T₂时的平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁      K₂ (填“>”或“<”)。若在恒温、恒压条件下，向平衡体系中通入氦气，平衡      移动、(填“向左”、“向右”或“不”)。

    ②T₂温度时，在1L的密闭容器中加入2.1mol N₂、l.5molH₂，经10min达到平衡，则v(H₂)=         。达到平衡后，如果再向该容器内通入N₂、H₂、NH₃各0.4mol，则平衡      移动(填“向左”、“向右”或“不”)。

(3)工业上用CO2和NH3反应生成尿素：CO₂(g)+2NH₃(g)H₂O(1)+CO(NH₂)₂(1) △H，

  在一定压强下测得如下数据：

①则该反应△H    0，表中数据a   d，b    f(均选填“>”、‘‘=”或“<”)。

②从尿素合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO₂、NH₃，应如何处理             。

Answer

（16分）

（1）69.15kJ（2分）

（2）① >（1分） 向左（1分） ②0.09 mol·L-1·min-1（2分） 向右（2分）

（3）①>（2分） < （2分） <（2分）

②净化后重新充入合成塔内，循环利用，提高原料利用率（2分）

【解析】

试题分析：（1）标准状况下33.6LNH3物质的量为：33.6L÷22.4L/mol=1.5mol，92．2kJ·mol-1÷2×1.5mol=69.15kJ。

（2）①根据图像，B点NH3的百分含量小于A点NH3的百分含量，所以K1 > K2 ；若在恒温、恒压条件下，向平衡体系中通入氦气，原反应体系气体的压强减小，平衡向气体系数增大的方向移动，即向左移动。

②根据“三段式”进行计算，设N2转化浓度为X，则

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

起始浓度（mol•L‾1） 2.1 1.5 0

转化浓度（mol•L‾1） X 3X 2X

平衡浓度（mol•L‾1）2.1—X 1.5—3X 2X

根据T1时NH3的百分含量为20%，则2X/(2.1—X+1.5—3X+2X)=20%，解得X=0.3，则v(H2)=0.9mol/L÷10min=0.09 mol·L-1·min-1；根据平衡浓度可求平衡常数K=(0.6mol•L‾1)2÷[1.8mol/L×(0.6mol•L‾1)3]=0.93(mol•L‾1)-2，再向该容器内通入N2、H2、NH3各0.4mol，则Q=(1mol•L‾1)2÷[2.2mol/L×(1mol•L‾1)3]=0.45(mol•L‾1)-2，Q < K，所以平衡向右移动。

（3）①根据表中数据，温度升高，CO2的转化率增大，平衡向右移动，所以正反应为吸热反应，∆H > 0；n(NH3)/n(CO2)增大，CO2的转化率增大，所以a < d，b