Question

1909年化學家哈伯在實驗室首次合成了氨．2007年化學家格哈德?埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體表面合成氨的反應過程，示意如圖：

（1）圖⑤表示生成的NH₃離開催化劑表面，圖②和圖③的含義分別是

 

，

 

．
（2）已知：4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1266.8kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=+180.5kJ/mol，氨催化氧化的熱化學方程式為

 

．
（3）500℃下，在A、B兩個容器中均發(fā)生合成氨的反應．隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動．

①當合成氨在容器B中達平衡時，測得其中含有1.0mol N₂，0.4mol H₂，0.4mol NH₃，此時容積為2.0L．則此條件下的平衡常數(shù)為

 

；保持溫度和壓強不變，向此容器中通入0.36mol N₂，平衡將

 

（填“正向”、“逆向”或“不”）移動．
②向A、B兩容器中均通入x mol N₂和y mol H₂，初始A、B容積相同，并保持溫度不變．若要平衡時保持N₂在A、B兩容器中的體積分數(shù)相同，則x與y之間必須滿足的關系式為

 

．

Answer 1

考點：等效平衡,熱化學方程式,化學平衡建立的過程,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）圖②是表示N₂、H₂被吸附在催化劑的表面；圖③則表示在催化劑表面，N₂、H₂中的化學鍵斷裂；
（2）利用蓋斯定律，把第二個熱化學方程式兩邊擴大2倍，然后兩個方程式相加就可以得到氨催化氧化的熱化學方程式；
（3）①依據(jù)平衡常數(shù)概念計算，用平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度的冪次方乘積；依據(jù)計算的濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷反應進行的方向；
②依據(jù)化學平衡三段式列式計算A的體積分數(shù)相等列式計算．

解答： 解：（1）分析題中圖可以知道，圖②表示N₂、H₂被吸附在催化劑表面，而圖③表示在催化劑表面，N₂、H₂中化學鍵斷裂，
故答案為：N₂、H₂被吸附在催化劑表面；在催化劑表面，N₂、H₂中化學鍵斷裂；
（2）已知：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1 266.8kJ/mol  ①
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+1 80.5kJ/mol                          ②
①+②×2得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8kJ/mol
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8kJ/mol；
（3）①若在某件下，反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）在容器B中達到平衡，測得容器中含有1.0mol N₂，0.4mol H₂，0.4mol NH₃，此時容積為2.0L．則此條件下的平衡常數(shù)K=

( 0.4mol 2L )2

1mol 2L ×( 0.4mol 2L )3

=10；
保持溫度和壓強不變，向此容器內(nèi)通入0.36mol N₂，此時容器體積為2.4L，所以Q_（c）=

( 0.4 2.4 )2

1.36 2.4 ×( 0.4 2.4 )3

=10.6＞10，反應逆向進行；
故答案為：10； 逆向；
②向A、B兩容器中均通入x mol N₂和y mol H₂，初始A、B容積相同，并保持溫度不變．設A容器中消耗N₂物質的量amol，B容器中消耗N₂物質的量為bmol，
A容器中           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
起始量（mol）      x       y       0
變化量（mol）      a       3a      2a
平衡量（mol）     x-a     y-3a     2a
B容器中           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
起始量（mol）      x       y       0
變化量（mol）      b       3b     2b
平衡量（mol）     x-b     y-3b     2b
若要平衡時保持N₂氣體在A、B兩容器中的體積分數(shù)相等，

x-a

x+y-2a

=

x-b

x+y-2b

，x：y=（b-a）：（b-a），則x：y=1：1，
則起始通入容器中的N₂的物質的量x mol與B的物質的量y mol之間必須滿足的關系式為x=y=1；故答案為：x=y．

點評：本題主要考查了反應原理、熱化學方程式的書寫、平衡移動的判斷、等效平衡的應用等知識點，中等難度，注意等效平衡原理的應用．