题目内容

利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产.请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol
若有17g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为
226.3kJ
226.3kJ

(2)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)反应的影响.
实验结果如图所示:(图中T表示温度,n表示物质的量)
①图象中T2和T1的关系是:T2
低于
低于
T1(填“高于”“低于”“等于”“无法确定”)
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是
c
c
(填字母).
(3)N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注.一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:2N2O5(g)?4NO2(g)+O2(g)△H>0.下表为反应在T1温度下的部分实验数据:
t/s 0 500 1000
c(N2O5)/mol?L-1 5.00 3.52 2.48
则500s内NO2的平均生成速率为
0.00592mol?L-1?s-1
0.00592mol?L-1?s-1

能判断上述反应达到平衡的依据是
abd
abd
(填写序号)
a.容器内压强保持不变                  b.单位时间内每生成2mol NO2,同时生成1mol N2O5
c.容器内气体密度保持不变              d.NO2 与N2O5物质的量比例保持不变.
分析:(1)根据盖斯定律来求反应的焓变,然后根据反应放出的热量与物质的量成正比;
(2)①根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行;
②根据增加氢气的物质的量化学平衡向着正反应方向移动;
(3)500s,c(N2O5)变化量为5.00-3.52=1.48mol/L,结合v=
△c
△t
计算;利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的物理量来判断平衡.
解答:解:(1)①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ/mol,
②N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol,
由盖斯定律①×2-②×2+③×3得:4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H=905.2kJ/mol;     
则17g 即1mol氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为
1
4
×905.2kJ=226.3kJ,
故答案为:226.3kJ;   
(2)①反应为放热反应,温度升高化学平衡向着吸热方向进行,从T1到T2反应物氮气的量增加,故T1<T2,故答案为:低于;
 ②b点代表平衡状态,c点又加入了氢气,故平衡向右移动,氮气的转化率增大,故答案为:c;
(3)500s,c(N2O5)变化量为5.00-3.52=1.48mol/L,则v(N2O5)=
△c
△t
=
1.48mol/L
500s
=0.00296mol?L-1?s-1,由速率之比等于化学计量数之比可知,v(NO2)=0.00296mol?L-1?s-1×2=0.00592 mol?L-1?s-1
a.该反应为体积不等的反应,则容器内压强保持不变,达到平衡,故选;
b.单位时间内每生成2mol NO2,同时生成1mol N2O5,正逆反应速率相等,达到平衡,故选;
c.恒容密闭容器,气体质量不变,容器内气体密度始终保持不变,不能判定平衡状态,故不选;
d.NO2与N2O5物质的量比例保持不变,物质的量不再变化,达到平衡,故选;
故答案为:0.00592 mol?L-1?s-1;abd.
点评:本题考查了盖斯定律、外界条件对反应速率和平衡的影响、平衡的判断等,题目难度中等,注重高考常考点的考查,注意图象和表格中数据的分析.
练习册系列答案
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(2010?石景山区一模)利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产.请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ?mol-1
若有17g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为
226.3kJ
226.3kJ

(2)某科研小组研究在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)反应的影响,实验结果如图2所示:(图中T表示温度,n表示物质的量)
①图象中T1和T2的关系是:T1
T2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是
c
c
(填字母标号),
③在起始体系中加入N2的物质的量为
n
3
n
3
mol时,反应后氨的百分含量最大.若容器容积为1L,n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此条件下(T2),反应的平衡常数K=
2.08(mol?L-1-2
2.08(mol?L-1-2

(3)N2O3是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注.
①一定温度下,在恒容密闭容器中N2O3可发生下列反应:2N2O3?4NO2(g)+O2△H>0下表为反应在某温度下的部分实验数据则50s内NO2的平均生成速率为
0.0592mol?L-1?s-1
0.0592mol?L-1?s-1

V/s 0 50 100
c(N2O3)/mol?L-1 5.00 3.52 2.48
②现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池,采用电解法制备N2O3,装置如图1所示,其中Y为CO2.写出石墨I电极上发生反应的电极反应式
H2+CO32-═CO2+H2O+2e-
H2+CO32-═CO2+H2O+2e-

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