Question

科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．据报道：在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH₃和O₂．
（1）已知：①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H_l=-285.6kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H₂=-92.2kJ/mol
写出此条件下氮气和水反应的热化学方程式

 

．
（2）氨可用于工业制硝酸，其主反应为：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0，此反应的化学平衡常数表达式为

 

，若此反应起始的物质的量相同，则如图所示的关系图正确的是

 

（填序号）

在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：

时间/浓度	c（NH3）（mol/L）	c（O2）（mol/L）	c（NO）（mol/L）
起始	0.8000	1.600	0.000
第2min	0.6000	a	0.2000
第4min	0.3000	0.9750	0.5000
第6min	0.3000	0.9750	0.5000
第8min	0.7000	1.475	0.1000

①反应在第2min到第4min时，O₂的平均反应速率为

 

mol?L^-1?min^-1．
②反应在第2min时改变了条件，改变的条件可能是

 

．
③在第6min时，改变了反应的条件，该平衡向

 

移动（填“左”或“右”）．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律计算求出△H；
（2）根据化学方程式写出平衡常数表达式；根据影响平衡的因素分析；
①根据参加反应的氨气的量求出氧气的量，然后求出反应速率；
②容积固定的密闭容器，因此改变压强无影响，有速率变快，所以是升高温度或加了催化剂；
③在第6min时，反应物增加说明平衡向逆方向移动．

解答：解：（1）先根据反应物和生成物写出方程2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），在根据目标方程改写分方程，方程①×6再反写，与方程②×2相加，
所以△H=△H₂-6△H_l═-92.2×2+285.6×6=1529.22kJ/mol；故答案为：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1529.2kJ/mol；
（2）根据化学方程式写出平衡常数表达式K=

c4(NO)c6(H2O)

c4(NH3)c5(O2)

；故答案为：

c4(NO)c6(H2O)

c4(NH3)c5(O2)

；
A、反应的△H＜0，升高温度平衡逆移，氨气浓度增大，故1200℃的曲线应在上面，故A错误；
B、该反应正方向为计量数增大的方向，所以增大压强平衡逆移，NO的含量减少，故B正确；
C、升高温度平衡逆移，水的含量减小，故C错误；
D、加催化剂平衡不移动，反应速率加快，故D正确；
故答案为：B、D；
①第2min到第4min，参加反应的氨气为c（NH₃）=0.6-0.3=0.3mol?L^-1参加反应的氧气为：c（O₂）=

5

4

×0.3mol?L^-1=0.24mol?L^-1
 v（O₂）=

c(O2)

t

=0.1875 mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.1875；
②容积固定的密闭容器，因此改变压强无影响，因为速率变快，所以是升高温度或加了催化剂，故答案为：升高温度或使用催化剂；
③在第6min时，反应物增加说明平衡向逆方向移动，故答案为：左．

点评：本题考查了利用盖斯定律求算反应热，化学平衡移动，平衡常数，反应速率的计算，综合性较强．