Question

合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义，对农业生产起着重要作用。

（1）已知：N₂（g）＋O₂(g)＝2NO(g)   △H₁

H₂(g)＋1/2O₂(g)＝H₂O（1）  △H₂

4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O（1）   △H₃

N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)  △H₄<0

则△H₄＝                （用含△H₁、△H₂、△H₃的代数式表示）。

（2）在其他条件相同时，分别测定合成氨反应中N₂的平衡转化率随压强变化的曲线如下图A、B所示，其中正确的是              （填“A”或“B”），其判断理由是            。

    

（3）在体积为2L的密闭容器中按物质的量1:3的比例充入N₂、H₂，进行下列四组合成氨实验：

组别	温度	N2起始量/mol	N2的物质的量/mol
5(s)	10(s)	15(s)	20(s)	25(s)	30(s)	35(s)
Ⅰ	T1	0.1	0.094	0.089	0.085	0.0825	0.081	0.080	0.080
Ⅱ	T2	0.1	0.090	0.085	0.082	0.080	0.080	0.080	0.080
Ⅲ	T3	0.2	0.179	0.165	0.153	0.146	x	x	x
Ⅳ	T4	0.2	0.173	0.161	0.155	0.150	0.150	0.150	0.150

①实验Ⅰ前10秒的平均速率v（NH₃）＝                mol·L^-1·s^-1,T₁温度下合成氨反应的平衡常数K＝          （列出计算式）。

②与实验Ⅰ相比，实验Ⅱ改变了一个条件，该条件可能是          。

③与实验I相比，实验Ⅲ中N₂的平衡转化率                 （填“增大”、“减小”或“不变”），平衡常数K            （填“增大”、“减小”或“不变”）。

④实验Ⅲ与实验Ⅳ的反应条件温度不同，则T₁           （填“大于”、“小于”或“等于”）T₂，原因是                 。

Answer

（1）△H1+3△H2－1/2△H3

（2）B；合成氨反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正移，反应物的转化率增大

（3）①0.0011 (mol·L-1)-2[答出5.79 (mol·L-1)-2也可]

②加催化剂 ③增大 不变

④小于 T2时的平衡常数小于T1时的平衡常数且正反应放热（或Ⅳ中前10s的平均反应速率比Ⅲ大，N2的平衡转化率比Ⅲ小）

【解析】

试题分析：（1）已知：①N2（g）＋O2(g)＝2NO(g) △H1

②H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O（1） △H2

③4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O（1） △H3

则根据盖斯定律可知①+3×②－0.5×③即得到N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热△H4＝△H1+3△H2－1/2△H3。

（2）合成氨反应是体积减小的可逆反应，增大压强平衡向正反应方向进行，氮气的转化率增大，则装置图B正确。

（3）①实验Ⅰ前10秒内消耗氮气是0.1mol－0.089mol＝0.011mol，则生成氨气是0.022mol，浓度是0.011mol/L，所以平均速率v（NH3）＝0.011mol/L÷10s＝0.0011mol·L-1·s-1；T1温度下平衡时消耗氮气是0.02mol，同时消耗氢气是0.06mol，生成氨气是0.04mol，则平衡时氮气是0.04mol/L，氢气是0.12mol/L，氨气是0.02mol/L，则合成氨反应的平衡常数K＝ (mol·L-1)-2。

②与实验Ⅰ相比，实验Ⅱ到达平衡的时间减少，平衡状态不变，则改变的条件可能是使用了催化剂。

③实验Ⅲ中进行到20s时氮气的转化率是，实验I氮气的平衡转化率是0.2，所以与实验I相比，实验Ⅲ中N2的平衡转化率增大，温度不变，平衡常数K不变。

④Ⅳ中前10s的平均反应速率比Ⅲ大，但N2的平衡转化率比Ⅲ小，正反应是放热反应，则T1小于T2。考点：考查盖斯定律、反应速率、平衡常数计算及外界条件对平衡状态的影响