Question

【題目】氮及其化合物在生活及工業(yè)生產(chǎn)中有著重要應(yīng)用。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

(1)如圖是N2(g)、H2(g)與NH3(g)之間轉(zhuǎn)化的能量關(guān)系圖，則：

①N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成NH3(g)的熱化學(xué)方程式為___________________.

②過(guò)程(Ⅰ)和過(guò)程(Ⅱ)的反應(yīng)熱________(填“相同”或“不同”).

③某溫度下，在1 L恒溫恒容容器中充入1molN2和3 mol H2進(jìn)行上述反應(yīng)，10 min達(dá)到平衡，此時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的7/8.

a.該過(guò)程的平衡常數(shù)的表達(dá)式為____________.

b.N2的平衡轉(zhuǎn)化率為________.

c.此時(shí)若保持容器溫度和體積不變，向其中再加入2.25 molN2和0.5 mol NH3，則平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動(dòng).

(2)用NH3可以消除氮氧化物的污染，已知：

反應(yīng)Ⅰ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 平衡常數(shù)為K1

反應(yīng)Ⅱ：N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 平衡常數(shù)為K2

反應(yīng)Ⅲ：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1 平衡常數(shù)為K3

則反應(yīng)Ⅱ中的b＝_____(用含a、c的代數(shù)式表示)，K3=_____(用K1和K2表示).反應(yīng)Ⅲ中的ΔS______(填“>”“<”或“＝”)0.

(3)在恒容的密閉器中，充入一定量的NH3和NO進(jìn)行上述反應(yīng)Ⅲ，測(cè)得不同溫度下反應(yīng)體系中NH3的轉(zhuǎn)化率(α)與壓強(qiáng)p的關(guān)系如圖所示：

①分析得p1________p2.(填“>”“<”或“＝”)

②下列敘述中，不能作為判斷反應(yīng)Ⅲ已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志的是________(填序號(hào)).

a．N2的濃度不再改變 b．?dāng)嗔? mol N—H鍵的同時(shí)，有6 mol H—O鍵形成

c．容器中壓強(qiáng)不再變化 d．混合氣體的密度保持不變

Answer 1

【答案】N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1 相同 K=c2(NH3)/［c(N2)c3(H2)］ 25% 不 (a-c)/3 > < bd

【解析】

（1）①據(jù)圖可知2molNH3分解得到1molN2和3molH2，吸收92kJ/mol的熱量，因而N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成NH3(g)的熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1。

②根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)熱只與起始狀態(tài)及終了狀態(tài)有關(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)，這兩個(gè)過(guò)程起始狀態(tài)和終了狀態(tài)相同，因而反應(yīng)熱相同。

③可以根據(jù)三段式去求解，設(shè)轉(zhuǎn)化xmol/LN2：

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)

起 1 3 0

轉(zhuǎn) x 3x 2x

平 1-x 3-3x 2x

根據(jù)此時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的7/8，可列式得，則x=0.25mol/L。

a. K= ；

b. N2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.25/1×100％=25％；

c. 平衡時(shí)c(N2)=0.75mol/L，c(H2)=2.25mol/L，c(NH3)=0.5mol/L，K==0.029，向其中再加入2.25 molN2和0.5 mol NH3，則c(N2)=3mol/L，c(H2)=2.25mol/L，c(NH3)=1mol/L，Q= =0.029，因而Q=K，平衡不移動(dòng)。

（2）根據(jù)蓋斯定律，設(shè)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為A、B、C，則B=(A-C)/3，因而b=(a-c)/3，由于c=a-3b，所以可知K3=K1/K23，根據(jù)4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)可知該反應(yīng)各物質(zhì)均為氣體，且氣體體積增大，因而混亂度變大，故ΔS>0。

（3）根據(jù)4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)可知該反應(yīng)的氣體計(jì)量數(shù)在反應(yīng)前后增大，因而保持溫度不變，NH3的轉(zhuǎn)化率(α)越大，說(shuō)明壓強(qiáng)越小，因而p1<p2。a．N2的濃度不再改變，說(shuō)明各組分濃度都不變，因而可以作為判斷平衡的標(biāo)志，正確；b．?dāng)嗔?/span>6 mol N—H鍵的同時(shí)，有6 mol H—O鍵形成，根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，兩者都表示正反應(yīng)速率，因而錯(cuò)誤；c．由于反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)變化，當(dāng)容器中壓強(qiáng)不再變化可以判斷平衡，正確；d．混合氣體的密度ρ=m/V，由于各組分都是氣體，反應(yīng)前后混合氣體總質(zhì)量不變，又容器恒定，體積不變，因而密度始終是個(gè)定值，錯(cuò)誤。故答案選bd。