Question

已知:2NO(g)N₂(g)+O₂(g)           △H=-180.0kJ/mol………I

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

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

(1)氨气经催化氧化生成一氧化氮和水蒸气的热化学方程式为_____________________。

(2)某温度下，若将1mol NO充入密闭容器中，只发生反应I并达到平衡状态。当只改变下列某一条件时，其结果是：

①再通入1mol NO，平衡将______移动(选填“正反应方向”“逆反应方向”或‘‘不”）。

②增大容器的体积，平衡体系中混合气体的平均相对 质量_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)某科研小组利用反应II研究：在其它条件不变的情况下，加入一定量的N₂，改变起始时氢气的物质的量对合成NH₃反应的影响。实验结果如下图所示：（图中“T”表示温度，“n”表示起始时H₂物质的量）

①由上图知：T₁>T₂，其原因是__________________。

②若容器容积为1L，b点对应的n =0.6mol，测得平衡时H₂的转化率为25% ，则平衡时N₂的物质的量浓度为____________________。       

③将2molN₂和4nolH₂置于1L的恒容密闭容器中反应。测得不同温度、不同时间段内合成NH₃反应中N₂的转化率，得到数据如下表：

表中a、b、25%三者由大到小的顺序为________________。

④将③中实验得到的混合气体通入醋酸溶液中，并恢复到25℃，当两者恰好反应时，生成的CH₃COONH₄溶液呈中性，则25℃时NH₃ • H₂O的电离平衡常数K_b=____[已知：25℃时0.18mol/L CH₃COOH 溶液中 c(H+) = 1.8×10^-3mol/L]。

Answer

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-906kJ/mol 正反应方向 不变 反应II是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氨气的百分含量减小。由图可知：当n(H2)一定时，T1对应的氨气的百分含量小于T2，所以T1大于T2。 0.15 25%>a=b 1.8×10-5

【解析】(1)已知:2NO(g)N2(g)+O2(g) △H1=-180.0kJ/mol………I

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

2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H3=-483.6kJ/mol………III

由盖斯定律可知，I×2- II×2+ III×3得：4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g) △H=2△H1-2△H2+3△H3=-906kJ/mol；

(2)①再通入1mol NO，反应达平衡时增大反应物的浓度，平衡将向正反应方向移动；②该反应为气体体积不变的反应，增大容器的体积，平衡不移动，平衡体系中混合气体的平均相对 质量不变；（3）①反应II是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氨气的百分含量减小。由图可知：当n(H2)一定时，T1对应的氨气的百分含量小于T2，所以T1大于T2；②初始状态时n(H2)=0.6mol，转化率为25%，故平衡时反应了氢气0.15mol，根据比例关系可知，平衡时反应了氮气0.05mol，氮气的转化率也为25%，故初始状态氮气的物质的量为0.2mol，平衡时氮气的物质的量为0.15mol，浓度为0.15mol/L；③从数据上观察得到，T4时反应速率比T3快，故T4>T3，温度升高平衡向吸热反应方向移动，故T4平衡时，转化率小于25%且a=b，故有25%>a=b；④将③中实验得到的混合气体通入醋酸溶液中，并恢复到25℃，当两者恰好反应时，生成的CH3COONH4溶液呈中性，则c(CH3COO-)=c(NH4+)，则25℃时NH3 • H2O的电离平衡常数Kb=Ka= 。

点睛：本题是热化学和电化学的知识相结合的题目，难度较大，考查学生解决和分析问题的能力。根据盖斯定律来求反应的焓变；根据增加氢气的量化学平衡向着正向进行结合图示内容来回答；根据a、b、c三点所表示的意义来回答；根据化学平衡状态是反应物的转化率最大生成物的产率最大来回答。