Question

【題目】氨是化學實驗室及化工生產中的重要物質，應用廣泛。

（1）已知25℃時：N2（g）+O2（g） 2NO（g） △H1=+183 kJ·mol-1

2H2（g）+O2（g）=2H2O（1） △H2=-571. 6 kJ·mol-1

4NH3（g）+5O2（g） =4NO（g）+6H2O（1） △H3=-1164.4 kJ·mol-1

則合成氨的反應N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H=___________kJ·mol-1。

（2）在恒溫恒容容積為a L的密閉容器中進行合成氨的反應，起始加入N2 1.0 molH23.0 mol。

①該溫度下合成氨反應的平衡常數表達式為__________________；

②經過2min達到化學平衡狀態時測得H2的轉化率為40%，則平均化學反應速率v（NH3）__________；

③若其它條件不變增大壓強，則合成氨反應的化學平衡常數____________（填“變大”、“變小或“不變”）；

④L（L1、L2）、X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時，合成氨反應中H2 （g）的平衡轉化率隨X的變化關系。

i .X代表的物理量是________________，

ii.判斷L1、L2的大小關系____________ （填“>”“ <”或“ = ”），并簡述理由：______________。

Answer 1

【答案】 -92.2 K= 2/5a mol·L-1·min-1 不變 溫度 < 該反應為氣體分子數減小的反應，當溫度一定時，壓強越大，平衡轉化率越大

【解析】試題分析：本題考查蓋斯定律的應用，化學反應速率的計算，化學平衡常數表達式的書寫以及外界條件對化學平衡常數的影響，化學平衡圖像的分析。

（1）將三個反應依次編號：

N2（g）+O2（g） 2NO（g）△H1=+183 kJ·mol-1（①式）

2H2（g）+O2（g）=2H2O（1） △H2=-571. 6 kJ·mol-1（②式）

4NH3（g）+5O2（g） =4NO（g）+6H2O（1） △H3=-1164.4 kJ·mol-1（③式）

應用蓋斯定律，將①式+②式3/2-③式1/2，則合成氨的反應N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H=183kJ/mol+(-571.6kJ/mol) -(-1164.4kJ/mol) =-92.2kJ·mol-1。

（2）①根據方程式N2（g）+3H2（g）2NH3（g）可直接寫出平衡常數表達式K=。

②用三段式， N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

n（起始）（mol） 1 3 0

n（轉化）（mol） 0.4 30.4=1.2 0.8

n（平衡）（mol） 0.6 1.8 0.8

υ（NH3）==2/5a mol·L-1·min-1。

③化學平衡常數只與溫度有關，若其它條件不變增大壓強，則合成氨反應的化學平衡常數不變。

④i.若X代表溫度，升高溫度平衡逆反應方向移動，H2的轉化率減小，與圖像吻合；若X代表壓強，增大壓強平衡正反應方向移動，H2的轉化率增大，與圖像不吻合；則X代表的物理量是溫度，L代表壓強。

ii.該反應的正反應為氣體分子數減小的反應，其他條件不變增大壓強平衡正反應方向移動，H2的轉化率增大，在橫坐標上任取一點（溫度相同），作橫坐標的垂直線與兩曲線相交，L2時H2的轉化率大于L1時，則L1L2。