Question

【題目】以下是處于研究階段的“人工固氮”的新方法。N2在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng)：2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g) +3O2(g) △H=+1530.4 kJ/mol，完成下列填空：

(1)該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=______________。

(2)上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，升高溫度，重新達(dá)到平衡時(shí)_______。

a. 平衡常數(shù)K增大 b. H2O的濃度減小

c. 容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大 d. v逆(O2)減小

(3)部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表（條件：2 L容器、催化劑、光、N21 mol、水3 mol、反應(yīng)時(shí)間3 h）：

序號(hào)	第一組	第二組	第三組	第四組
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/(10-6mol)	4.8	5.9	6.0	2.0

第四組容器中3小時(shí)內(nèi)以NH3表示的平均反應(yīng)速率是______________。第四組容器內(nèi)NH3生成量最小的可能原因是__________________。

(4)若用該反應(yīng)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，請(qǐng)選擇適宜的條件________________。(答兩條)

(5)工業(yè)合成氨時(shí)，合成塔中每產(chǎn)生1 mol NH3，放出46.1 kJ的熱量，則工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是_____________________。

(6)已知：N2(g) 2N(g) H2(g) 2H(g)，則斷開(kāi)1 mol N－H鍵所需的能量是_______kJ。

Answer 1

【答案】 ac 3.33×10-7 mol/(L·h) 催化劑在80℃活性減小，反應(yīng)速率反而減慢 選擇高效催化劑、提高溫度、及時(shí)將產(chǎn)物移出反應(yīng)容器 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2 kJ/mol 391

【解析】

(1)化學(xué)平衡常數(shù)K等于可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各種生成物濃度冪之積與各種反應(yīng)物濃度冪之積的比；

(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，利用溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響分析；

(3)第四組容器中3小時(shí)內(nèi)以NH3表示的平均反應(yīng)速率v=；催化劑的催化作用是在一定溫度范圍內(nèi)，溫度過(guò)高或過(guò)低都導(dǎo)致催化劑催化效果降低；

(4)該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，選擇合適的催化劑、提高溫度或減少生成物濃度都影響該反應(yīng)；

(5)合成塔中每產(chǎn)生1 mol NH3，放出46.1 kJ的熱量，則生成2 mol氨氣放出92.2 kJ熱量；

(6)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能。

(1)可逆反應(yīng)2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g) +3O2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K=；

(2)a. 該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，a正確；

b. H2O是液體，物質(zhì)的濃度恒定不變，b錯(cuò)誤；

c. 升高溫度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，氣體的物質(zhì)的量增大，由于容器的容積恒定不變，所以容器內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)增大，c正確；

d. 升高溫度，物質(zhì)分子內(nèi)能增加，分子之間碰撞次數(shù)增加，活化分子數(shù)增加，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，導(dǎo)致v逆(O2)增大，d錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是ac；

(3)由3小時(shí)內(nèi)根據(jù)NH3濃度的變化量，得v(NH3)==3.33×10-7 mol/(Lh)，第四組溫度最高但達(dá)到平衡時(shí)，氨氣的物質(zhì)的量最小，可能是催化劑在80℃活性降低，反應(yīng)速率反而減慢；

(4)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，要反應(yīng)速率快，轉(zhuǎn)化率高，從速率方面考慮應(yīng)選擇高效催化劑、提高溫度，從轉(zhuǎn)化率方面考慮應(yīng)及時(shí)將產(chǎn)物移出反應(yīng)容器；

(5)合成塔中每產(chǎn)生1 mol NH3，放出46.1 kJ的熱量，則生成2 mol氨氣放出92.2 kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2 kJ/mol；

(6)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，設(shè)N-H的鍵能為x，則945.8 kJ/mol+3×436 kJ/mol -6x=-92.2 kJ/mol，解得x=391 kJ/mol。