Question

14．工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂（g）△H=-483.6kJ/mol
则N₂（g）+2H₂?2NH₃（g）的△H=-92.4kJ/mol；
（2）?一定温度下，将2mol N₂和6mol H₂通入到体积为1升的密闭容器中，达到平衡后，容器内压强为起始的75%，则其平衡常数为0.15（结果保留两位小数）．
?某时刻A的浓度为0.2mol/L，B的浓度为0.5mol/L，C的浓度为0.5mol/L，则此时反应向逆反应方向进行
（3）如图所示，在甲、乙两容器中分别充入1molN₂和3molH₂，甲、乙初始容积、初始温度相等，反应过程中温度不变．平衡后，甲乙两容器中H₂的转化率分别为a和b，则a、b大小关系为a＜b
（4）可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟生成．该反应的化学方程式为8NH₃+3Cl₂═N₂+6NH₄Cl．

Answer 1

分析 （1）根据已知方程式构建目标方程式，根据盖斯定律计算△H；
（2）根据压强之比等于物质的量之比计算出平衡后，混合气体的物质的量，利用差量法计算参加反应的氮气的物质的量，利用三段式求解各物质的量，平衡常数指生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，结合相关数据计算，某时刻A的浓度为0.2mol/L，B的浓度为0.5mol/L，C的浓度为0.5mol/L，计算其Q_C与平衡常数的大小，据此判断平衡移动的方向；
（3）乙平衡时体积缩小，相当于甲平衡时增大压强；
（4）氨气和氯气反应生成的白烟是氯化铵的固体，氯元素的化合价降低，根据氧化还原反应，可知氮元素被氧化为氮气，根据氧化还原反应配平写出方程式．．

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
由盖斯定律，①+③×$\frac{3}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol．
故答案为：-92.4kJ/mol；
（2）反应达到平衡时，容器内气体的压强为起始时的75%，所以平衡时混合气体的物质的量为
（2mol+6mol）×75%=6mol．
对于反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 物质的量减少△n
                   1          3              2                        2                                    
 起始         2mol      6mol                        
变化         1mol          3mol                  （2mol+6mol）-6mol=2mol                                                  
终了         1mol           3mol      2mol
平衡常数指生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，体积为1升，所以对于：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的反应平衡常数k=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{{2}^{2}}{1×{3}^{3}}$=$\frac{4}{27}$≈0.15，
某时刻A的浓度为0.2mol/L，B的浓度为0.5mol/L，C的浓度为0.5mol/L，则此时Q_C=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{5}^{2}}{0.2×0．{5}^{3}}$=10＞K，平衡逆向移动，
故答案为：0.15；逆反应方向；
（3）乙平衡时体积缩小，相当于甲平衡时增大压强，反应速率加快，达平衡时缩短，氢气的转化率增加，所以甲乙两容器中H₂的转化率为a＜b，
故答案为：a＜b；
（4）氯气和氨气，氯元素的化合价降低，根据氧化还原反应，可知氮元素被氧化为氮气，反应方程式为：8NH₃+3Cl₂═N₂+6NH₄Cl，
故答案为：8NH₃+3Cl₂═N₂+6NH₄Cl．

点评 本题考查盖斯定律、化学平衡计算、平衡移动、氧化还原反应等知识，侧重于化学平衡移动的综合考查，题目难度中等．