Question

（15分）含氮化合物对人类生活有十分重大的意义。

（1）目前广泛使用的工业合成氨方法是用氮气和氢气在一定条件下化合。

已知：N₂(g)+O₂(g) ＝2NO(g)   △H＝+180.5kJ/mol

4NH₃(g)+5O₂(g)＝4NO(g)+6H₂O(g)  △H＝-905kJ/mol

2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g)  △H＝-483.6kJ/mol

①写出工业合成氨的热化学方程式：                                        。

②实验室模拟合成氨，在2L密闭容器中投入1molN₂ 和3mol H₂，容器中氨气的体积分数随时间变化如图所示。则0~10min，NH₃的平均速率为               ；达平衡时，N₂的转化率为          。

③若在②达平衡后，保持容器体积及温度不变，移走0.5molNH₃，再达平衡时，N₂的体积分数将    ，平衡常数           （填“增大”“减小”或“不变”）

（2）科学家一直致力于研究常温常压下“人工固氮”的方法。据报道：在常温常压条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水反应，生成NH₃和一种单质。进一步研究NH₃生成量与温度关系，部分实验数据如下（反应时间3h，其余条件一样）

T/℃	30	40	50
NH3生成量/10^-6mol	4.8	5.9	6.0

①写出常温下“人工固氮”反应的化学方程式：                            _此反应△H     0（填“>”、“<”或“=）。

②该反应中的催化剂TiO₂的制取方法之一是将TiCl₄气体导入氢氧火焰中（700~1000℃）进行水解。写出TiCl₄水解的化学方程式：                              。

③在上述固氮过程中，除加入催化剂外，能提高生产速率，但不降低产率的措施还可以是           。

A．适当升高温度                           B．将氨气液化分离   

C．增大反应物N₂的浓度                     D．增大压强

Answer

（1）①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＝-92.4 kJ/mol

②0.04mol/(L·min)； 40% ③增大，不变

（2）①2N2 +6H2O =4NH3 + 3O2 > ②TiCl4 + 2H2O TiO2 +4HCl ③AC

【解析】

试题分析：（1）①根据盖斯定律，一式减去二式的二分之一加上三式的二分之三得热化学方程式为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＝-92.4 kJ/mol ；

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

起始量 1 3 0

变化量 n 3n 2n

平衡量 1-n 3-3n 2n

平衡时氨气的百分含量为25%，所以[2n/(4-2n)]×100%=25% 解得n=0.4

NH3的平均速率为0.8/(2×10)= 0.04mol/(L·min) ；达平衡时，N2的转化率为(0.4/1) ×100%=40%;

③保持容器体积及温度不变，移走0.5molNH3，相当于减小压强，平衡逆向移动，再达平衡时，N2的体积分数将增大，温度不变，平衡常数不变；

（2）①根据题给信息可知，反应物为N2 和H2O，生成物为氨气和氧气，所以化学方程式为：2N2 +6H2O =4NH3 + 3O2，△H > 0;②TiCl4水解生成TiO2，TiCl4水解的化学方程式为TiCl4 + 2H2O TiO2 +4HCl；③A．适当升高温度，平衡右移，速率加快，符合；B．将氨气液化分离，平衡右移，速率减慢，不符；C．增大反应物N2的浓度，平衡右移，速率加快，符合；D．增大压强，平衡左移，速率加快，不符；选AC。

考点：考查热化学方程式的书写，化学反应速率的计算，影响平衡的因素。