Question

合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-94.2kJ?mol^-1，分别在反应条件不同，但体积均为2L的三个固定体积的容器中反应，起始时N₂、H₂和NH₃的物质的量分别为2mol、6mol、0mol，N₂的物质的量随时间的变化如图所示．
请回答下列问题：
（1）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件．所改变的条件是：②

 

；③

 

；
（2）实验①的平衡常数K=

 

（用最简分数表示），该反应进行到2h时的平均反应速率v（H₂）=

 

；
（3）氨是工业合成尿素（H₂NCONH₂）的重要原料，工业上合成尿素的反应分为如下两步：
第1步：2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵）（l）△H₁=-330.0kJ?mol^-1
第2步：H₂NCOONH₄（l）═H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂=+226.0kJ?mol^-1
则2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=

 

．
（4）工业上利用反应 3Cl₂+2NH₃═N₂+6HCl检查氯气管道是否漏气．当转移6mol 电子时，生成氮气在标准状况下的体积是

 

L．
（5）相同pH的氨水和NaOH溶液加水稀释相同的倍数，pH变化曲线如图所示，则x曲线代表的物质是

 

，当a=9时，稀释后溶液的体积是稀释前溶液体积的

 

倍．

Answer 1

分析：（1）与①比较，②条件下建立的平衡和①相同，但是化学反应速率加快了，③的化学反应速率减慢，并且平衡时氮气的物质的量变小了，平衡正向移动了；
（2）根据化学平衡常数K=

各个生成物平衡浓度系数次方的乘积

各个反应物平衡浓度系数次方的乘积

来计算，根据v=

△c

△t

来计算化学反应速率；
（3）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（4）氧化还原反应中，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，根据化合价变化来分析电子转移情况；
（5）pH的氨水和NaOH溶液加水稀释相同的倍数，强碱的pH变化幅度大，弱碱的变化幅度小，根据氢氧化钠稀释前后pH变化规律来确定体积的变化．

解答：解：（1）与①比较，②条件下建立的平衡和①相同，但是化学反应速率加快了，所以改变的条件是加入催化剂，③的化学反应速率减慢，并且平衡时氮气的物质的量变小了，平衡正向移动了，所以改变的条件是降低温度，故答案为：加入催化剂；降低温度；
（2）根据实验①，列三行内容如下：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
    初始浓度：1       3        0
    变化浓度：0.5      1.5     1.0
    平衡浓度：0.5      1.5      1.0
化学平衡常数K=

c(NH3)2

c(N2)?c(H2)3

=

1．02

0.5×1．53

=

16

27

L²?mol^-2，该反应进行到2h时的平均反应速率v（H₂）=

1.5mol/L

2h

=0.75 mol?L^-1?h^-1，
故答案为：

16

27

L²?mol^-2；0.75 mol?L^-1?h^-1；
（3）已知①2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵）（l）△H₁=-330.0kJ?mol^-1
②H₂NCOONH₄（l）═H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂=+226.0kJ?mol^-1，则反应2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）可以是①+②所得，所以该反应的焓变△H=-330.0kJ?mol^-1+226.0kJ?mol^-1=-104 kJ?mol^-1，故答案为：-104kJ?mol^-1；
（4）氧化还原反应3Cl₂+2NH₃═N₂+6HCl中，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数=6，即当转移6mol 电子时，生成氮气物质的量是1mol，在标准状况下的体积是22.4L，故答案为：22.4；
（5）pH的氨水和NaOH溶液加水稀释相同的倍数，强碱氢氧化钠的pH变化幅度大，弱碱氨水的变化幅度小，所以x曲线代表的物质是氨水，根据氢氧化钠稀释前后，pH变化从9到11，所以稀释了100倍，即稀释后溶液的体积是稀释前溶液体积的100倍，故答案为：氨水；100．

点评：本题涉及热化学、化学反应速率和平衡移动的影响因素以及溶液稀释pH的变化规律知识，属于综合知识的考查，难度不大．