Question

5．氨气是一种重要的物质，在国民经济中占有重要地位．
（1）合成氨工业中，合成塔中每生成1mol NH₃，放出46.1kJ热量．
①合成氨的热化学方程式是N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），△H=-92.2KJ/mol．
②若在相同条件下投入amol N₂和bmol H₂，达平衡时，放出184.4kJ热量，则a＞（填“＞”、“＜”或“=”）＞2．
（2）下列有关合成氨的说法中正确的是D．
A．加入催化剂，是为降低反应的△H，提高反应速率
B．在较高温度下反应，是为提高反应物的平衡转化率
C．适当提高氮氢比，是为提高反应物的总能量，加快反应速率
D．选择高压，是为加快反应速率，并提高反应物平衡转化率
（3）合成氨原料中的H₂可用甲烷与水蒸气在高温下反应制得．已知：Ⅰ.1mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的相关数据如下表：

物质	△H（kJ/mol）
CO（g）	-283.0
CH4（g）	-890.3

Ⅱ．H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
Ⅲ.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
①CH₄燃烧生成气态产物的热化学方程式是CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.3kJ/mol．
②CH₄和水蒸气在高温下反应得到CO和H₂的热化学方程式是CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.1kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①N₂和H₂完全反应生成1molNH₃放热46.1kJ热量，生成2mol氨气放热92.2KJ，依据热化学方程式书写得到；
②合成氨是可逆反应，放出184.4KJ热量应该有2mol氮气反应，据此分析；
（2）A．加入催化剂，能够降低反应的活化能，不影响反应的△H；
B．正反应放热，升温平衡逆向移动，反应物转化率降低；
C．适当提高氮氢比，是为提高氢气的转化率；
D．正反应是气体体积减小的反应，增大压强，能够加快反应速率，并提高反应物平衡转化率；
（3）根据燃烧热的概念来书写热化学方程式，然后运用盖斯定律来解答．

解答 解：（1）①N₂（g）与H₂（g）反应生成1mol NH₃（g），放出46.1KJ热量，生成2mol NH₃（g），放热92.2KJ，标注物质聚集状态和对应反应焓变写出热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），△H=-92.2KJ/mol；
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），△H=-92.2KJ/mol；
②据合成氨的热化学方程式可知，放出184.4KJ热量应该有2mol氮气反应，合成氨是可逆反应，反应物不能完全转化，所以加入氨气的物质的量必须多于2mol，
故答案为：＞；
（2）A．加入催化剂，能够降低反应的活化能，不影响反应的△H，故A错误；
B．正反应放热，升温平衡逆向移动，反应物转化率降低，故B错误；
C．适当提高氮氢比，是为提高氢气的转化率，故C错误；
D．正反应是气体体积减小的反应，增大压强，能够加快反应速率，并提高反应物平衡转化率，故D正确；
故答案为：D；
（3）①1mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物时放出的热量为燃烧热，水为液态，热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol   ①
 H₂O（g）═H₂O（l）△H=44.0kJ/mol    ②
根据盖斯定律：①-②×2得
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.3kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.3kJ/mol；
②CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol   ①
     H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol   ②
     CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283KJ/mol     ③
    而H₂O（g）═H₂O（l）△H=44.0kJ/mol      ④
根据盖斯定律：④+①-②×3-③，得
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）的△H=44KJ/mol-890.3KJ/mol+285.8KJ/mol×3+283KJ/mol=+206.1kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.1kJ/mol．

点评 本题主要考查热化学方程式书写、盖斯定律的应用以及化学平衡理论原理，应加强基础知识的学习，（3）中盖斯定律的应用为易错点．