Question

氨是化肥工业和基础有机化工的主要原料。

（1）合成氨反应过程中有关物质的化学键键能数据如下表所示：

请写出该合成氨反应的热化学方程式___。

（2）一定温度下，合成氨反应在a、b两种条件下分别达到平衡，H₂的浓度随时间的变化如图所示。

①a条件下，0～5min内的平均反应速率v(N₂)=___mol·L^-1·min^-1。

②相对a而言，b可能改变的条件是___。

（3）某化学兴趣小组向一恒温密闭容器中充入4molN₂和12molH₂模拟合成氨反应，平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图所示。

若体系在60MPa下达到平衡。H₂的平衡分压为___MPa。(分压=总压×物质的量分数)；列式计算此时的平衡常数K_p=___。(用平衡分压代替平衡浓度计算，结果保留2位有效数字)

（4）下列图示中能表示合成氨反应在恒温、恒容密闭容器中在t₁时刻已经达到平衡状态的是___。

Answer

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93kJ·mol-1 0.1mol·L-1·min-1 增大N2浓度 18 0.037 b

【解析】

(1)旧键断裂吸热：945 kJ +3×436 kJ=2253kJ；新建合成放热：6×391 kJ=2346kJ；放热多，化学反应表现为放热，放出热量93kJ，热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93kJ·mol-1。

（2）a条件下，0～5min内的平均反应速率v(H2)=，根据系数比可知v(N2)=0.1mol·L-1·min-1。

a、b氢气起始浓度相同，b到达平衡的时间缩短，说明反应速率增大，平衡时氢气的浓度减小，说明平衡正向移动，所以改变的条件是增大c（N2）。

（3）①若体系在60MPa下达到平衡，相同温度下，气体的体积分数等于其物质的量的份数，则

平衡时氨气体积分数=

解得x=3

H2的平衡分压=

根据以上平衡数据计算Kp

（4）a.混合气体始终遵守质量守恒，所以质量不变不是平衡的标志；

b.N2体积分数不变说明已经平衡；

c.混合气体始终遵守质量守恒，体积不变所以密度不变不是平衡的标志；

d.化学平衡常数只与温度有关，不是平衡的标志。

答案选b。