Question

【题目】一种“人工固氮”的新方法是在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应生成NH3：N2+3H2O2NH3+ O2 ， 进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见表（反应时间3h）：

T/℃	30	40	50
生成NH3量/（10﹣6 mol）	4.8	5.9	6.0

请回答下列问题：
（1）50℃时从开始到3h内以O2物质的量变化表示的平均反应速率为molh﹣1 ．
（2）该反应过程与能量关系可用如图表示，则反应的热化学方程式是 ．
（3）与目前广泛应用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率较慢．请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议： ．
（4）工业合成氨的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92.4kJmol﹣1 ． 在某压强恒定的密闭容器中加入2mol N2和4mol H2 ， 达到平衡时，N2的转化率为50%，体积变为10L．求： ①该条件下的平衡常数为；
②若向该容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3 ， 且a、b、c均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同．反应放出的热量（填“＞”“＜”或“=”）92.4kJ．

Answer 1

【答案】
（1）1.5×10﹣6
（2）N2（g）+3H2O（l）=2NH3（g）+ O2（g）△H=+765.2kJ?mol﹣1
（3）升高温度
（4）400；＜
【解析】解：（1）50℃时从开始到3h内生成氨气为6×10﹣6mol，则生成氧气为4.5×10﹣6mol，以O2物质的量变化表示的平均反应速率为 molh﹣1=1.5×10﹣6molh﹣1 ， 所以答案是：1.5×10﹣6；（2）由图可知反应物、生成物及能量变化，反应的热化学方程式是N2（g）+3H2O（l）=2NH3（g）+ O2（g）△H=+765.2kJmol﹣1 ， 所以答案是：N2（g）+3H2O（l）=2NH3（g）+ O2（g）△H=+765.2kJmol﹣1；（3）由数据可知，温度越高，生成氨气的量越大，则可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议为升高温度，所以答案是：升高温度；（4）①某压强恒定的密闭容器中加入2mol N2和4mol H2 ， 达到平衡时，N2的转化率为50%，体积变为10L，则

	N2（g）+	3H2（g）		2NH3（g）
开始	2	4		0
转化	1	3		2
平衡	1	1		2

K= =400，
所以答案是：400；②当加入2mol N2和4mol H2时，生成2mol NH3 ， 放出92.4kJ的热量，而当加入a mol N2、b mol H2和c mol NH3时，平衡时NH3仍为2mol，则生成的NH3为（2﹣c） mol，则放出的热量小于92.4kJ，所以答案是：＜．
【考点精析】解答此题的关键在于理解反应速率的定量表示方法的相关知识，掌握反应速率的单位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t，以及对化学平衡的计算的理解，了解反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．