Question

【题目】氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H

（1）已知破坏1mol共价键需要的能量如表所示

H-H	N-H	N-N	N≡N
435.5kJ	390.8kJ	163kJ	945.8kJ

则△H=__________。

（2）在恒温、恒压容器中，按体积比1:3加入N2和H2进行合成氨反应，达到平衡后，再向容器中充入适量氨气，达到新平衡时，c(H2)将__________（填“增大”、“减小”、或“不变”，后同）；若在恒温、恒容条件下c(N2)/c(NH3)将________。

（3）在不同温度、压强和使用相同催化剂条件下，初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol 时，平衡混合物中氨的体积分数（φ）如图所示。

①其中，p1、p2和p3由大到小的顺序是_______，原因是___________________。

②若在250℃、p1条件下，反应达到平衡时的容器体积为1L，则该条件下合成氨的平衡常数K=____(结果保留两位小数)。

（4）H2NCOONH4是工业由氨气合成尿素的中间产物。在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),能说明该反应达到平衡状态的是_____（填序号）

①每生成34g NH3的同时消耗44g CO2 ②混合气体的密度保持不变

③NH3的体积分数保持不变 ④混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤c(NH3):c(CO2)=2:1

（5）科学家发现，N2和H2组成的原电池合成氨与工业合成氨相比具有效率高，条件易达到等优点。其装置如图所示、写出该原电池的电极反应：________________、_____________，若N2来自于空气，当电极B到A间通过2molH+时理论上需要标况下空气的体积为_________（结果保留两位小数）。

Answer 1

【答案】 -92.5kJ/mol(1分) 不变 减小 p1>p2>p3 该反应的正反应为气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强平衡正移，NH3 的体积分数增大，由图可知p1>p2>p3 5.93×103 （mol/L）-2 或 5925.93（mol/L）-2 ①② N2+6e-+6H+=2NH3 3H2-6e-=6H+ 9.33L

【解析】⑴△H=E断-E成=945.8+3×435.5-6×390.8=-92.5 kJ/mol ⑵在恒温恒压条件下通NH3相当于平衡不移动，所以不变；恒温恒容条件下相当于加压，平衡正移，比值减小；⑶该反应的正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正移。NH3 的体积分数增大，由图可知p1>p2>p3。 由图可知氨气的体积分数为0.667，根据三段式可计算出c(NH3)=0.16mol/L c(N2)=0.02mol/L c(H2)=0.06mol/L，则K=5925.93； ⑷①相当于正逆速率相等，能说明该反应达到平衡状态；②气体密度会随平衡的移动而变化，不变时说明达平衡，能说明该反应达到平衡状态；③④⑤中的量永远为定值，不能说明该反应达到平衡状态；答案选①②； ⑸正极：N2+6e-+6H+=2NH3 负极：3H2-6e-=6H+ 整个计算用电子守恒，通过2molH+时则有1/3molN2参与反应，相当于（1/3）×（5/4）×22.4=9.33L空气。