Question

16．氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题．
（1）下表列举了不同温度下大气固氮的部分K值．

反应	大气固氮 N2（g）+O2（g）?2NO（g）
温度/℃	27	2000
K	3.84×10-31	0.1

①分析数据可知：大气固氮反应属于吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产．
（2）工业固氮反应是：N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol．在相同温度下，体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中可发生上述可逆反应，测得反应的有关数据如下：

容器 编号	起始时各物质物质的量/mol			达平衡时体系的 能量变化
	N2	H2	NH3
a	1	3	0	放热23.1kJ
b	0.6	1.8	0.8	吸热Q kJ

①容器a达平衡时N₂的平衡浓度c（N₂）=3mol/L．
②容器b达平衡时NH₃的平衡浓度c（NH₃）=2mol/L．
③下列叙述正确的是AB．
A．容器a达平衡时NH₃的物质的量是0.5mol
B．容器b开始是向合成氨的逆反应方向进行
C．若容器a体积变为0.2L，则达平衡时放出的热量小于23.1kJ
D．不能利用已知数据计算容器b的平衡常数
（3）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g），则其反应热△H=+1530 kJ•mol^-1．
（已知：N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1）

Answer 1

分析 （1）①温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移；
②K值很小，转化率很小；
（2）从等效平衡的角度分析，0.6molN₂、1.8molH₂和0.8molNH₃相当1molN₂、3molH₂，在相同条件下处于相同平衡状态，所以平衡时两个容器内N₂的平衡浓度c（N₂）和NH₃的平衡浓度c（NH₃）相等，据此分析计算；
（3）已知：①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由盖斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），据此分析．

解答 解：（1）①由表格数据可知，温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移，则正反应方向为吸热反应，故答案为：吸热；
②由表格数据可知，2000℃时，K=0.1，K值很小，则转化率很小，不适合大规模生产，所以人类不适合大规模模拟大气固氮，
故答案为：K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产；
（2）从等效平衡的角度分析，0.6molN₂、1.8molH₂和0.8molNH₃相当1molN₂、3molH₂，在相同条件下处于相同平衡状态，所以平衡时两个容器内N₂的平衡浓度c（N₂）和NH₃的平衡浓度c（NH₃）相等；
则     N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
初始：1      3       0         92.4kJ
变化：0.25  0.75    0.5        23.1kJ 
平衡：0.75   2.25    0.5
①所以容器a达平衡时N₂的平衡浓度c（N₂）=$\frac{0.75mol}{0.25L}$=3mol/L，故答案为：3mol/L；
②所以容器b达平衡时NH₃的平衡浓度c（NH₃）=$\frac{0.5mol}{0.25L}$=2mol/L，故答案为：2mol/L；
③A．根据以上分析，容器a达平衡时NH₃的物质的量是0.5mol，故正确；
B．根据以上分析，平衡时NH₃的物质的量是0.5mol，所以容器b开始是向合成氨的逆反应方向进行，故正确；
C．若容器a体积变为0.2L，即减小体积，平衡向正反应方向移动，则达平衡时放出的热量大于23.1kJ，故错误；
D．因为a、b在相同条件下处于相同平衡状态，所以能利用已知数据计算容器b的平衡常数，故错误；
故选：AB；
（3）已知：①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由盖斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），△H=（-92.4kJ•mol^-1）×2-（-571.6kJ•mol^-1）×3=+1530 kJ•mol^-1；
故答案为：+1530 kJ•mol^-1．

点评 本题考查了平衡常数的应用、合成氨反应的条件选择、影响化学平衡的因素、盖斯定律的应用等，题目难度中等，侧重于基础知识的综合应用考查，注意把握K与温度的关系以及影响化学平衡的因素．