Question

氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料，围绕合成氨人们进行了一系列的研究
（1）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同．
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
计算断裂1mol N≡N键需要能量

 

kJ，氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键

 

（填“强”或“弱”），因此氢气与二者反应的条件不同．
（2）固氮是科学家致力研究的重要课题．自然界中存在天然的大气固氮过程：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.8kJ/mol，工业合成氨则是人工固氮．分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是

 

．

反应	大气固氮		工业固氮
温度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

A．常温下，大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮非常容易进行
B．人类大规模模拟大气固氮是无意义的
C．工业固氮温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大
（3）在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料，发生反应：3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）测得甲容器中H₂的转化率为40%．

	N2	H2	NH3
甲	1	3	0
乙	0.5	1.5	1
丙	0	0	4

①判断乙容器中反应进行的方向

 

．（填“正向”或“逆向”）
②达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH₃的体积分数大小顺序为

 

．
（4）氨气是合成硝酸的原料，写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式

 

．

Answer 1

考点：有关反应热的计算,热化学方程式,化学平衡常数的含义

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）反应物总键能-生成物总键能=反应热，据此计算；
键能越大，化学键越强；
（2）A、化学平衡常数说明反应进行的彻底程度问题，与反应进行的难易程度无关；
B、大气固氮的进行程度很小，利用大气固氮原理进行工业生成，产率很小；
C、合成氨是放热反应，温度越低，有利于平衡向正反应移动，反应的转化率越高；
D、化学平衡常数说明反应进行的彻底程度问题，与反应速率无关；
（3）①甲、乙是完全等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，根据甲中氢气的转化率计算平衡时氢气的物质的量，与乙中氢气的物质的量比较，判断反应进行方向；
②甲、乙是完全等效平衡，平衡时NH₃的体积分数相等，丙相当于在甲平衡的基础上，再加入1molN₂、3molH₂，压强增大平衡向正反应方向移动，据此解答．
（4）根据（1）、（2）中的热化学方程式，由盖斯定律构造目标热化学方程式．

解答： 解：（1）N≡N键能为x，则3×436kJ/mol+x-2×1173.2kJ/mol=-92.4kJ/mol，解得x=946kJ/mol，故断裂1mol N≡N键需要能量是946kJ，O=O键能是498kJ/mol，故氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键强，
故答案为：946；强；
（2）A、化学平衡常数说明反应进行的彻底程度问题，与反应进行的难易程度无关，故A错误；
B、大气固氮的进行程度很小，利用大气固氮原理进行工业生成，产率很小，没有实际意义，故B正确；
C、合成氨是放热反应，温度越低，有利于平衡向正反应移动，反应的转化率越高，反应越完全，故C正确；
D、化学平衡常数说明反应进行的彻底程度问题，与反应速率无关，故D错误；
故答案为：BC；
（3）①甲、乙是完全等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，平衡时甲容器中H₂的转化率为40%，则平衡时氢气的物质的量为3mol×（1-40%）=1.8mol，乙中氢气为1.5mol，小于1.8mol，则乙容器中反应进行的方向是逆向，
故答案为：逆向；
②甲、乙是完全等效平衡，平衡时NH₃的体积分数相等，丙相当于在甲平衡的基础上，再加入1molN₂、3molH₂，压强增大平衡向正反应方向移动，氨气的体积分数增大，故体积分数：丙＞甲=乙，
故答案为：丙＞甲=乙；
据此解答．
（4）已知：①、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②、3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③、N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.8kJ/mol
根据盖斯定律，③×2-②×2+①×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-904.4kJ/mol，
故答案为：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-904.4kJ/mol．

点评：本题考查反应热的有关计算、平衡常数意义、等效平衡等，难度中等，注意（3）中等效平衡的理解与构建平衡建立的等效途径．