Question

【题目】氨在国民经济中占有重要地位。完成合成氨工业中有关问题。

（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol NH3，放出92.2 kJ热量。

①高温高压、催化剂条件下，工业合成氨的热化学方程式为：____________________________________________。

②若起始时向容器内放入0.2 mol N2和0.6 mol H2，达到平衡后放出的热量为Q,则Q值______18.44 kJ（填“﹥”“＝”或“﹤”）。

（2）NH3(g)与CO2(g) 经过两步反应合成尿素（CO(NH2)2），两步反应的能量变化示意图如下：

①则2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝_________kJ/mol。

②在一定温度和压强下，若①中的反应，NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比）n(NH3)/n(CO2)＝x。下图是氨碳比（x）与CO2平衡转化率（α）的关系。

α随着x增大而增大的原因是_________________________________。

③图中B点处，NH3的平衡转化率_______________。

（3）将N2和H2各1 mol充入一密闭容器中，在一定条件下发生合成氨反应。反应至平衡的过程中，N2的体积分数将_______________（填序号）。

a．一直减小 b．始终不变 c．一直增大 d．无法确定

Answer 1

【答案】 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=－92.2kJ/mol ﹤ －134 c(NH3)增大，平衡正向移动 32% b

【解析】试题分析：（1）①热化学方程式要标出反应物、生成物的聚集状态、放热反应焓变为负值；②该反应为可逆反应， 0.2 mol N2和0.6 mol H2生成氨气的物质的量小于0.4mol；（2）①根据图示2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s) ΔH＝ -272 kJ/mol；H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝+138 kJ/mol，根据盖斯定律计算2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) 的焓变；② x增大，说明增大氨气的浓度，平衡正向移动；③利用“三段式”计算B点处，NH3的平衡转化率；（3）设参加反应的氮气的物质的量为xmol，根据“三段式”计算N2的体积分数。

解析：（1）①热化学方程式要标出反应物、生成物的聚集状态、放热反应焓变为负值，高温高压、催化剂条件下，工业合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=－92.2kJ/mol；②该反应为可逆反应， 0.2 mol N2和0.6 mol H2生成氨气的物质的量小于0.4mol，所以达到平衡后放出的热量为Q<18.44 kJ；（2）①根据图示2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s) ΔH＝ -272 kJ/mol；②H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝+138 kJ/mol，根据盖斯定律①+②得2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝ -134kJ/mol；② x增大，说氨气的浓度增大，平衡正向移动，所以CO2平衡转化率增大；③设B点CO2的投料为x，则NH3的投料为4x；

32% ；

（3）设参加反应的氮气的物质的量为xmol，

N2的体积分数为 ， 所以N2的体积分数始终不变，故b正确。