Question

氨是生产硝酸、尿素等物质的重要原料，工业合成氨是最重要的化工生产之一。

（1）氨催化氧化法是工业制硝酸的主要方法。

已知:2NO(g)+3H₂（g）2NH₃(g)+O₂(g)    △H₁=-272.9 kJ·mol^-1，

2H₂(g)+O₂(g)═2H₂O(g)    △H₂= -483.6kJ·mol^-1，

则4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+ 6H₂O(g)△H₃=________  。

（2）恒容密闭容器中进行合成氨反应N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)△H₄=-92．4kJ·mol^-1，其化学平衡常数(K)与温度的关系如下表:

温度/K	298	398	498	…
平衡常数（K）	4.1×10^5	K1	K2	…

K₁            K₂(填“＞”或“＜”)，其判断理由是                   。

（3）向氨合成塔中充入10molN₂和40mol H₂进行氨的合成，一定温度(T)下平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系如图1所示。下列说法正确的是 (填字母)。                    

A．由图可知增大体系压强(p)，有利于增大氨气在混合气体中的体积分数

B．若图中T=500℃，则温度为450℃时对应的曲线是b

C．工业上采用500℃温度可有效提高氮气的转化率

D．当3v_正(H₂)=2v_逆(NH₃)时，反应达到平衡状态当温度为T、氨气的体积分数为25%时，N₂的转化率为       。

（4）工业上用NH₃生产硝酸时，将NH₃和O₂按体积比1:2混合通入某特定条件的密闭容器中进行反应，所有物质不与外界交换，最后所得溶液中溶质的质量分数为       。

（5）氨碳比［n(NH₃)/n(CaO₂)］对合成尿素的反应：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(g)+H₂O(g)有影响。T℃时，在一定体积为2L的恒容密闭容器中，将物质的量之和为3 mol的NH₃和CO₂以不同的氨碳比进行反应，结果如图所示，

a、b分别表示CO₂或NH₃的转化率，c表示平衡体系中尿素的体积分数。［n(NH₃)/n(CO₂)］ __        时，尿素产量最大；该条件下反应的平衡常数K=   ___       。

Answer

（1）-905.0kJ·mol-1；（2）＞；该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小；（3）AB；50%；（4）77.8%；（5）2；40。

【解析】

试题分析：（1） 根据题意可知①2NO(g)+3H2（g）2NH3(g)+O2(g) △H1=-272.9 kJ·mol-1， ② 2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H2= -483.6kJ·mol-1，②×3-①×2，整理可得：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+ 6H2O(g)△H3=-905.0kJ·mol-1；（2）在恒容密闭容器中进行合成氨反应N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H4 = - 92．4 kJ·mol-1是一个放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，化学平衡常数减小，所以K1＞K2；（3） A．由于合成氨气的反应N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)是气体体积减小的反应，增大压强，化学平衡正向移动，使氨气的含量增大，正确；B．若图中T=500℃，由于正反应是放热反应，降低温度，化学平衡向正反应方向移动，氨气的平衡含量增大，所以温度为450℃时对应的曲线是b，正确；C．由于合成氨气的反应是放热反应，所以升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，对于提高氮气的转化率不利，错误；D．在任何时刻都存在2v正(H2)=3v逆(NH3)，若3v正(H2)=2v逆(NH3)，则4 v逆(NH3)=9 v正(NH3)，用同一物质表示的正反应、逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，错误；当温度为T、氨气的体积分数为25%时，假设反应的N2的物质的量是x，则反应的氢气的物质的量是3x，反应产生的NH3的物质的量是2x，平衡时N2的物质的量是(10-x)mol；H2的物质的量是(40-3x)mol，则2x÷(50-2x)= 25%，解得x=5mol，所以N2的转化率为(5mol÷10mol)×100%=50%；（4）工业上用NH3生产硝酸时，将NH3和O2按体积比1:2混合通入某特定条件的密闭容器中进行反应，4NH3+5O2=4NO+6H2O，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，将两个方程式叠加，可得反应方程式：NH3+2O2=HNO3+H2O，若所有物质不与外界交换，最后所得溶液中溶质的质量分数为[63÷(63+18)] ×100%=77.8%；（5）根据图像可知，当n(NH3)/n(CO2)=2时，二者的转化率相等；在反应开始时c(NH3)=1mol/L，c(CO2)=0.5mol/L，由于二者的转化率是0.8，所以二者反应产生的CO(NH2)2、H2O的物质的量浓度是0.4mol/L，此时c(NH3)=0.2mol/L, c(CO2)=0.1mol/L，所以化学平衡常数K=(0.4×0.4)÷(0.22×0.1)=40。

考点：考查热化学方程式的书写、化学平衡常数的计算及比较、物质转化率的计算等知识。