Question

【题目】NH3是一种重要的化工原料，其合成及应用一直备受广大化学工作者的关注。N2和H2生成NH3的反应为：N2（g）+3H2(g) 2NH3(g) △H=－92kJmol-1。

（1）已知：N2(g) 2N(g) ; H2(g) 2H(g)，则断开1 mol N－H键所需要的能量是_____________kJ。

（2）有利于提高合成氨平衡产率的条件是_______________。

A. 低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂

（3）向一个恒温恒压容器充入1 mol N2和3mol H2模拟合成氨反应，下图为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强（p）的关系图。

若体系在T1、60MPa下达到平衡。

①此时平衡常数Kp_______（MPa）-2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数；计算结果保留3位小数）。

②T1_____________T2（填“>”、“<”或“=”）。

（4）合成氨反应在催化剂作用下的反应历程为（*表示吸附态）：

第一步 N2（g） 2N*；H2（g） 2H*（慢反应）

第二步 N*+H* NH*；NH*+H* NH2*；NH2* +H* NH3*；（快反应）

第三步 NH3* NH3(g) （快反应）

比较第一步反应的活化能E1与第二步反应的活化能E2的大小：E1__________E2（填“>”、“<”或“=”），判断理由是________________________________________________。

（5）肼（N2H4）又称为联氨，可作火箭发动机的燃料。肼分子的电子式为_________。

Answer 1

【答案】391 AD 0.037 < > 活化能越大，一般分子成为活化分子越难，反应速率越慢

【解析】

利用化学键的键能数据来计算焓变，可规定吸热为正，放热为负，进行代数和。合成氨是一个正向放热的、气体分子数减小的反应，低温和加压对提高氨气的产率有利；看平衡图像时，可采用“定一议二”的方式进行，固定压强不变，看温度对氨气的含量的影响。

（1）设断开1 mol N－H键所需要的能量是xkJ，则依据N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H－92kJmol-1。，有946+436×3-6x=-92，解得x=391；

（2）合成氨反应是一个正向放热的反应，所以降温有利于提高产率；合成氨反应是一个正向气体分子数减小的反应，加压有利于提高产率；

（3） ① N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

初始 1 3 0

变化 x 3x 2x

平衡 1-x 3-3x 2x

60%=，解得x=0.75mol，所以平衡时N2的物质的量分数为0.1，H2的物质的量分数为0.3，NH3的物质的量分数为0.6，所以Kp==0.037；

②从图像来看，当压强不变时，T1时NH3的体积分数大于T2时，根据该反应是放热反应，NH3是生成物的特点，确定T1相对于T2来说是降温，即T1<T2；

（4）由题给信息知，第一步反应慢，第2步反应快，而反应越快，说明其活化能越小，所以第一步反应的活化能大于第2步反应的活化能；

（5）肼（N2H4）又称为联氨，其中氮和氮之间形成单键，肼分子的电子式为。