摘要：13．合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),ΔH＝-92 kJ/mol.在一容积为2 L的密闭容器中加入一定量的N2和H2.在一定条件下发生合成氨反应.反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如下图: (1)根据上图.计算从反应开始到平衡时.平均反应速率v(N2)＝ . (2)反应达到平衡时.测得NH3占平衡混合气体体积的1/3.则平衡混合气体折合成标准状况下的体积是 L.反应过程中放出的热量为 kJ. (3)平衡时测得N2的物质的量为0.10 mol.则N2的转化率α(N2)＝ . (4)实验测得一定条件下合成氨反应的速率与体系内各物质的浓度有以下关系: v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3)(k为常数).请根据此速率方程式.结合自己的已有知识对如何提高合成氨反应的速率提出三点建议: . 解析:(1)由图可知c(NH3)的变化量为0.10 mol/L.故c(N2)的变化量为0.05 mol/L.则v(N2)＝0.05 mol/L÷4 min＝0.012 5 mol/． (2)平衡时NH3的物质的量为:0.10 mol/L×2 L＝0.20 mol.则平衡混合气体为0.60 mol.在标准状况下的体积为:0.60 mol×22.4 L/mol＝13.44 L.反应过程中放热为9.2 kJ. (3)反应达到平衡时.消耗的N2为0.05 mol/L×2 L＝0.10 mol.若平衡混合气体中还存在N2 0.10 mol.则说明原有N2为0.20 mol.其转化率为50%. (4)提高合成氨反应的速率可采用以下方法:①增大压强.②升高温度.③使用催化剂.④增大氮气的浓度.⑤增大氢气的浓度等． 答案:(1)0.012 5 mol/13.44 9.2 ①增大压强.②升高温度.③使用催化剂.④增大氮气的浓度.⑤增大氢气的浓度．
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氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
（1）氢气燃烧热值高．实验测得，在常温常压下，1g H2完全燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量．则H2燃烧的热化学方程式为
（2）氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行如图1所示实验：
①氢氧燃料电池中，正极的电极反应式为
②如图1装置中，某一铜电极的质量减轻3.2g，则a极上消耗的O2在标准状况下的体积为
（3）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol．
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量），反应速率与时间的关系如图2所示．图中t1时引起平衡移动的条件可能是
②温度为T℃时，将2a mol H2和a mol N2放入0.5L密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%．则反应的平衡常数为
．
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（1）氢气燃烧热值高．实验测得，在常温常压下，1g H2完全燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量．则H2燃烧的热化学方程式为
H2（g）+
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
| 1 |
| 2 |
H2（g）+
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
．| 1 |
| 2 |
（2）氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行如图1所示实验：
①氢氧燃料电池中，正极的电极反应式为
O2+2H20+4e-=4OH-
O2+2H20+4e-=4OH-
．②如图1装置中，某一铜电极的质量减轻3.2g，则a极上消耗的O2在标准状况下的体积为
0.56
0.56
L．（3）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol．
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量），反应速率与时间的关系如图2所示．图中t1时引起平衡移动的条件可能是
增大压强
增大压强
．其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3
t2-t3
．②温度为T℃时，将2a mol H2和a mol N2放入0.5L密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%．则反应的平衡常数为
| 4 |
| a2 |
| 4 |
| a2 |
（2011?怀柔区模拟）合成氨工业生产条件：催化剂：铁触媒，温度：400～500℃，压强：30～50MPa．每生成0.1molNH3放热4.61kJ．
请回答：
（1）工业合成氨反应的热化学方程式
（2）铁触媒是以FeO和Fe2O3为主要成分的氧化物．某铁触媒中n（Fe2+）：n（Fe3+）=1：1，则n（Fe）：n（O）=
（3）某同学为探究某铁触媒的成分，用适量稀硝酸溶解少量样品，取少许所得溶液滴加KSCN出现红色，由此确定该铁触媒中铁为+3价，你认为该结论
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为原料，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池，同时达到固氮作用．该电池的正极反应式为
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请回答：
（1）工业合成氨反应的热化学方程式
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol
| 催化剂 |
| 高温高压 |
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol
生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑催化剂的活性，原因之二是| 催化剂 |
| 高温高压 |
提高反应速率，缩短达到平衡的时间
提高反应速率，缩短达到平衡的时间
（2）铁触媒是以FeO和Fe2O3为主要成分的氧化物．某铁触媒中n（Fe2+）：n（Fe3+）=1：1，则n（Fe）：n（O）=
4：5
4：5
．实验测定，当n（Fe2+）：n（Fe3+）=1：2时催化活性最高．Fe2O3中加适量碳粉可制备这种催化活性最高的铁触媒：2Fe2O3+C=4FeO+CO2↑，理论上，240g Fe2O3中需要加入碳粉3
3
g可以制备这种催化剂．（3）某同学为探究某铁触媒的成分，用适量稀硝酸溶解少量样品，取少许所得溶液滴加KSCN出现红色，由此确定该铁触媒中铁为+3价，你认为该结论
不合理
不合理
（填合理或不合理），理由：由于硝酸会氧化其中可能存在的二价铁，结果只能判断样品溶解于硝酸后中存在三价铁而不能确定原样品中铁元素的价态
由于硝酸会氧化其中可能存在的二价铁，结果只能判断样品溶解于硝酸后中存在三价铁而不能确定原样品中铁元素的价态
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为原料，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池，同时达到固氮作用．该电池的正极反应式为
N2+6e-+8H+=2NH4+
N2+6e-+8H+=2NH4+
．PCl5的热分解反应如下：PCl5（g）?PCl3（g）+Cl2（g）
（1）该反应的平衡常数表达式为：K=
．
（2）若某温度下，在容积为1.0L的密闭容器中充入0.20mol PCl5，达到平衡后，测得容器内PCl3的浓度为0.15mol/L，
①平衡时，PCl5的浓度为：
②平衡时，Cl2的浓度为：
③该温度下的平衡常数为：
（3）相同条件下，在容积为1.0L的密闭容器中充入0.20mol PCl3和0.20mol Cl2，达到平衡后，其平衡常数为：
（4）某温度下，合成氨反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol在该温度下，将1mol N2和3mol H2放入密闭容器中，在有催化剂存在的条件下充分反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ，其原因是：
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（1）该反应的平衡常数表达式为：K=
| c(PCl3)?c(Cl2) |
| c(PCl5) |
| c(PCl3)?c(Cl2) |
| c(PCl5) |
（2）若某温度下，在容积为1.0L的密闭容器中充入0.20mol PCl5，达到平衡后，测得容器内PCl3的浓度为0.15mol/L，
①平衡时，PCl5的浓度为：
0.05mol/L
0.05mol/L
②平衡时，Cl2的浓度为：
0.15mol/L
0.15mol/L
③该温度下的平衡常数为：
0.45
0.45
．（3）相同条件下，在容积为1.0L的密闭容器中充入0.20mol PCl3和0.20mol Cl2，达到平衡后，其平衡常数为：
2.22
2.22
．（保留两位小数） （4）某温度下，合成氨反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol在该温度下，将1mol N2和3mol H2放入密闭容器中，在有催化剂存在的条件下充分反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ，其原因是：
该反应是可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应，所以放出的热量总是小于92.4kJ
该反应是可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应，所以放出的热量总是小于92.4kJ
．
合成氨反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92kJ/mol．向一个容积为2L的密闭容器中加入xmolN2和ymolH2，在一定条件下发生反应．（1）反应过程中测得NH3的物质的量随时间变化情况如图甲所示，请计算：
①从反应开始到平衡这段时间内，
. |
| v |
0.0375mol?L-1?min-1
0.0375mol?L-1?min-1
；反应过程中放出的热量是9.2
9.2
kJ．②若平衡后容器中还有0.1molN2、0.2molH2，则N2的转化率为
50%
50%
，NH3的体积分数φ=40%
40%
．（2）向上述密闭容器中再通入zmolNH3，保持温度和压强不变，要使平衡混合物中NH3的体积分数仍为φ，还需加入N2
| z |
| 10 |
| z |
| 10 |
（3）在其他条件不变的情况下，改变N2的起始物质的量n（N2） 对反应的影响如图乙所示（T表示温度），请回答：
①若T1对应温度为500℃，则T2对应温度可能是
D
D
（填字母）．A．600℃；B．550℃；C．500℃；D．450℃
②在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物H2转化率最高的是
c
c
点．氨是世界上产量最多的无机化合物之一，主要用于制造氮肥．
（1）根据下面能量变化示意图（图1），请写出合成氨反应的热化学方程式： ．
（2）在一个容积为2L的密闭容器内加入一定量的N2和H2，在一定条件下合成氨，反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图2所示，请回答下列问题：
①该反应的平衡常数表达式K= ；
②该反应400℃的平衡常数 500℃时的平衡常数（填“＞”、“＜”或“=”）；
③下列描述中能说明上述反应已达化学平衡的是 ；
A．3v正（H2）=2v逆（NH3）
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
④根据上图计算从反应开始到达第一个平衡时，平均反应速率v（NH3）= ；
⑤由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是 ，采取的措施可能是 ．
（3）设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池，放电过程中，溶液中铵根离子浓度逐渐增大．请写出该电池的正极反应式： ．
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（1）根据下面能量变化示意图（图1），请写出合成氨反应的热化学方程式：
（2）在一个容积为2L的密闭容器内加入一定量的N2和H2，在一定条件下合成氨，反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图2所示，请回答下列问题：
①该反应的平衡常数表达式K=
②该反应400℃的平衡常数
③下列描述中能说明上述反应已达化学平衡的是
A．3v正（H2）=2v逆（NH3）
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
④根据上图计算从反应开始到达第一个平衡时，平均反应速率v（NH3）=
⑤由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是
（3）设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池，放电过程中，溶液中铵根离子浓度逐渐增大．请写出该电池的正极反应式：