题目内容

(16分)合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实。
(1)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.2kJ·mol-1。在一定条件下反应时,当生成标准状况下33.6LNH3时,放出的热量为           
(2)合成氨混合体系在平衡状态时NH3的百分含量与温度的关系如下图所示。由图可知:

①温度T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1     K2 (填“>”或“<”)。若在恒温、恒压条件下,向平衡体系中通入氦气,平衡     移动、(填“向左”、“向右”或“不”)。
②T2温度时,在1L的密闭容器中加入2.1mol N2、l.5molH2,经10min达到平衡,则v(H2)=         。达到平衡后,如果再向该容器内通入N2、H2、NH3各0.4mol,则平衡     移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
(3)工业上用CO2和NH3反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)H2O(1)+CO(NH2)2(1) △H,
在一定压强下测得如下数据:

①则该反应△H   0,表中数据a   d,b   f(均选填“>”、‘‘=”或“<”)。
②从尿素合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO2、NH3,应如何处理            

(16分)
(1)69.15kJ(2分)
(2)① >(1分)   向左(1分)  ②0.09 mol·L-1·min-1(2分)    向右(2分)
(3)①>(2分)    < (2分)    <(2分)
②净化后重新充入合成塔内,循环利用,提高原料利用率(2分)

解析试题分析:(1)标准状况下33.6LNH3物质的量为:33.6L÷22.4L/mol=1.5mol,92.2kJ·mol-1÷2×1.5mol=69.15kJ。
(2)①根据图像,B点NH3的百分含量小于A点NH3的百分含量,所以K1 > K2;若在恒温、恒压条件下,向平衡体系中通入氦气,原反应体系气体的压强减小,平衡向气体系数增大的方向移动,即向左移动。
②根据“三段式”进行计算,设N2转化浓度为X,则
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始浓度(mol?L?1)  2.1    1.5         0
转化浓度(mol?L?1)   X     3X          2X
平衡浓度(mol?L?1)2.1—X  1.5—3X      2X
根据T1时NH3的百分含量为20%,则2X/(2.1—X+1.5—3X+2X)=20%,解得X=0.3,则v(H2)=0.9mol/L÷10min="0.09" mol·L-1·min-1;根据平衡浓度可求平衡常数K=(0.6mol?L?1)2÷[1.8mol/L×(0.6mol?L?1)3]=0.93(mol?L?1)-2,再向该容器内通入N2、H2、NH3各0.4mol,则Q=(1mol?L?1)2÷[2.2mol/L×(1mol?L?1)3]=0.45(mol?L?1)-2,Q < K,所以平衡向右移动。
(3)①根据表中数据,温度升高,CO2的转化率增大,平衡向右移动,所以正反应为吸热反应,?H > 0;n(NH3)/n(CO2)增大,CO2的转化率增大,所以a < d,b <f。
②CO2、NH3为反应物,所以净化后重新充入合成塔内,循环利用,提高原料利用率。
考点:本题考查化学反应与热量变化、反应速率、平衡常数、化学平衡移动、化学计算。

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