Question

【题目】合成氯是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-93.0kJ/mol

（1）某温度下，在2 L密闭容器中发生上述反应，测得数据如下

时间/h 物质的量/mol	0	1	2	3	4
N2	2.0	1.83	1.7	1.6	1.6
H2	6.0	5.49	5.1	4.8	4.8
NH3	0	0.34	0.6	0.8	0.8

①0~2 h内，v(N2)=____________。

②平衡时，H2的转化率为____；该温度下，反应2NH3(g)N2(g) + 3H2(g) 的平衡常数K=___(mol/L)2。

③若保持温度和体积不变，起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，达到平衡后，NH3的浓度与上表中相同的为_______(填选项字母)。

A．a=l、b=3、c=0 B．a=4、b=12、c=0

C．a=0、b=0、c=4 D．a=l、b=3、c=2

（2）另据报道，常温、常压下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成NH3和O2。已知：H2的燃烧热ΔH=-286.0kJ/mol，则用N2与水反应制NH3的热化学方程式为________________________________。

Answer 1

【答案】0.075mol/(L·h)20%69.12C D2N2(g)＋6H2O(l)=4NH3(g)＋3O2(g) △H=＋1530kJ·mol－1

【解析】

（1）①由图表数据，结合V=△c/△t计算v（N2）的反应速率；

②依据化学平衡三段式列式计算转化率和平衡常数；

③达到平衡后，NH3的浓度与上表中相同，说明反应达到相同的平衡状态，将ABCD选项中转化为起始量后分别和表中的平衡对比分析；

（2）依据热化学方程式N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-93.0kJ·mol－1，书写氢气的燃烧热的热化学方程式为H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.6KJ·mol－1，结合盖斯定律计算得到所需热化学方程式；

（1）①图表数据中2h氮气的物质的量变化为2.0mol－1.7mol=0.3mol，0～2h内，v（N2）= =0.075mol·L-1·h-1；

②3h反应达到平衡状态，依据化学平衡的三段式列式计算：反应2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常数是反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的平衡常数的倒数；

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始量（mol） 2.0 6.0 0

变化量（mol） 0.4 1.2 0.8

平衡量（mol） 1.6 4.8 0.8

氢气的转化率=1.2mol/6.0mol×100%=20%

平衡常数K==2/138.24；

反应2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的平衡常数=1/K=138.24/2=69.12；

③若保持温度和体积不变，起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，达到平衡后，NH3的浓度与上表中相同说明达到相同的平衡状态

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始量（mol） 2.0 6.0 0

A、a=l、b=3、c=0，起始量是原来的一半，压强减小说明平衡逆向进行，氨气的浓度减小，故A不符合；

B、a=4、b=12、c=0，起始量是原来的一倍，压强增大说明平衡正向进行，氨气的浓度增大，故B不符合；

C、 a=0、b=0、c=4，转化为起始量为2mol氮气和6mol氢气，和表中起始量相同，达到相同平衡状态，故C符合；

D、a=l、b=3、c=2转化为起始量为为2mol氮气和6mol氢气，和表中起始量相同，达到相同平衡状态，故D符合；

故选C D；

（2）热化学方程式①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-93.0kJ·mol－1，书写氢气的燃烧热的热化学方程式为②H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.6KJ·mol－1，结合盖斯定律计算（①-②×3）×2得到所需热化学方程式；2 N2（g）+6 H2O （l）=4 NH3（g）+3 O2 （g）△H=+1530 kJ·mol－1；