Question

（11分）研究氮的固定具有重要意义．

（1）雷雨天气中发生自然固氮后，氮元素转化为      而存在于土壤中．处于研究阶段的化学固氮新方法是N₂在催化剂表面与水发生如下反应：

2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H      K  ①

已知：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H₁=﹣92．4kJ•mol^﹣1   K₁  ②

2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=﹣571．6kJ•mol^﹣1   K₂  ③

则△H=      ；K=      （用K₁和 K₂表示）．

（2）在四个容积为2L的密闭容器中，分别充入1mol N₂、3mol H₂O，在催化剂条件下进行反应①3小时，实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10^﹣6mol）	4．8	5．9	6．0	2．0

下列能说明反应①达到平衡状态的是      （填字母）．

a．NH₃和O₂的物质的量之比为4：3

b．反应混合物中各组份的质量分数不变

c．单位时间内每消耗1molN₂的同时生成2molNH₃

d．容器内气体密度不变

若第三组反应3h后已达平衡，第三组N₂的转化率为     ；与前三组相比，第四组反应中NH₃生成量最小的原因可能是           ．

Answer

（1）硝酸盐；+1530kJ•mol﹣1；；

（2）bd；3×10﹣4%；催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢；

【解析】

试题分析：（1）雷雨天气中发生自然固氮后，N2→NO→NO2→NO3-，氮元素转化为硝酸盐而存在土壤中，根据盖斯定律①=②×2-③×3，△H=-92．4kJ•mol-1×2+3×571．6kJ•mol-1=+1530kJ•mol-1，K=；故答案为：硝酸盐；+1530kJ•mol-1；；

（2）在反应2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）中，a．NH3和O2的物质的量之比为4：3，反应不一定平衡；b．反应混合物中各组份的质量分数不变，反应达到平衡；c．单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3，都向正反应方向移动，反应不一定平衡；d．容器内气体密度逐渐增大，当不变时，反应达到平衡；若第三组反应3h后已达平衡，反应的N2的为×6．0×10-6mol=3．0×10-6mol，第三组N2的转化率为×100%=3×10-4%；第四组温度最高但达平衡时，氨气的物质的量最小，可能是催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢，故答案为：bd；3×10-4%；催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢。

考点：考查了反应热、化学平衡等相关知识。