题目内容
氮的固定有三种途径：生物固氮、自然固氮和工业固氮．根据最新“人工固氮”的研究报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3．进一步研究
NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间1h）：
相应的化学方程式：2N2（g）+6H2O（l）═4NH3（g）+3O2（g）△H=a kJ?mol-1
回答下列问题：
（1）此合成反应的a 0；△S 0，（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ?mol-1
则2N2（g）+6H2O（l）═4NH3（g）+3O2（g）△H= kJ?mol-1
（3）从323K到353K，氨气的生成量减少的可能原因 ；
（4）工业合成氨的反应为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1，分别研究在T1、T2和T3（T1＜T2＜T3）三种温度下合成氨气的规律．如图是上述三种温度下不同的H2和N2的起始组成比（起始时N2的物质的量均为1mol）与N2平衡转化率的关系．请回答：
①在上述三种温度中，曲线X对应的温度是 ．
②a、b、c三点H2的转化率最小的是 点、转化率最大的是 点．
③在容积为1.0L的密闭容器中充入0.30mol N2（g）和0.80mol H2（g），反应在一定条件下达到平衡时，
NH3的物质的量分数（NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为
．该条件下反应2NH3（g）→N2（g）+3H2（g）的平衡常数为 ．
NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间1h）：
| T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
| NH3生成量/（10-6mol） | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
回答下列问题：
（1）此合成反应的a
（2）已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ?mol-1
则2N2（g）+6H2O（l）═4NH3（g）+3O2（g）△H=
（3）从323K到353K，氨气的生成量减少的可能原因
（4）工业合成氨的反应为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1，分别研究在T1、T2和T3（T1＜T2＜T3）三种温度下合成氨气的规律．如图是上述三种温度下不同的H2和N2的起始组成比（起始时N2的物质的量均为1mol）与N2平衡转化率的关系．请回答：
①在上述三种温度中，曲线X对应的温度是
②a、b、c三点H2的转化率最小的是
③在容积为1.0L的密闭容器中充入0.30mol N2（g）和0.80mol H2（g），反应在一定条件下达到平衡时，
NH3的物质的量分数（NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为
| 4 |
| 7 |
考点：反应热和焓变,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,转化率随温度、压强的变化曲线
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）依据图表数据分析判断焓变，依据反应前后气体体积变化分析反应的熵变；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，得到焓变；
（3）从323K到353K，氨气的生成量减少的可能原因在较高温度时催化剂活性降低，反应还没有达到平衡状态，氨气在高温下被氧气氧化等；
（4）①依据反应是放热反应几乎平衡移动原理分析判断；
②依据氮气的转化率分析，横轴是氢气和氮气组成比，越大说明氢气量越多，氮气转化率越大，依据定一议二的方法分析图象得到；
③依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，得到焓变；
（3）从323K到353K，氨气的生成量减少的可能原因在较高温度时催化剂活性降低，反应还没有达到平衡状态，氨气在高温下被氧气氧化等；
（4）①依据反应是放热反应几乎平衡移动原理分析判断；
②依据氮气的转化率分析，横轴是氢气和氮气组成比，越大说明氢气量越多，氮气转化率越大，依据定一议二的方法分析图象得到；
③依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；
解答：
解：（1）对于反应2N2（g）+6H2O（1）?4NH3（g）+3O2（g）△H=a kJ?mol-1，温度越高，生成的氨气越多，则可逆反应为吸热反应，a为正值，△H＞0，该反应是气体体积增大的反应，故△S＞0，
故答案为：＞，＞；
（2）①N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ?mol-1
依据盖斯定律计算，①×2-②×3得到：2N2（g）+6H2O（l）═4NH3（g）+3O2（g）△H=+1530 kJ?mol-1 ；
故答案为：1530；
（3）分析数据可知从323K到353K，氨气的生成量减少，可能的原因是在较高温度时催化剂活性降低，反应还没有达到平衡状态，氨气在高温下被氧气氧化等；
故答案为：在较高温度时催化剂活性降低，反应还没有达到平衡状态，氨气在高温下被氧气氧化等；
（4）①在图中画一条与纵轴平行的线段交X、Y、Z．反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）为放热反应，温度越高，N2（g）的转化率越低，故曲线X对应的温度是T1；
故答案为：T1；
②图象分析可知B点氮气转化率大于a点，则氢气转化率b点大于a，保持温度不变，增大氢气与氮气组成比，氮气转化率增大，但氢气转换率减小，所以c点氢气转化率小于a，最大的是b点，最小的是c点；
故答案为：b，c；
③N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）．
起始浓度（mol/L） 0.3 0.8 0
转化浓度（mol/L） x 3x 2x
平衡浓度（mol/L） 0.3-x 0.8-3x 2x
=
x=0.2
2NH3（g）?→?N2（g）+3H2（g）的平衡常数K=
=5×10-3；
故答案为：5.0×10-3；
故答案为：＞，＞；
（2）①N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ?mol-1
依据盖斯定律计算，①×2-②×3得到：2N2（g）+6H2O（l）═4NH3（g）+3O2（g）△H=+1530 kJ?mol-1 ；
故答案为：1530；
（3）分析数据可知从323K到353K，氨气的生成量减少，可能的原因是在较高温度时催化剂活性降低，反应还没有达到平衡状态，氨气在高温下被氧气氧化等；
故答案为：在较高温度时催化剂活性降低，反应还没有达到平衡状态，氨气在高温下被氧气氧化等；
（4）①在图中画一条与纵轴平行的线段交X、Y、Z．反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）为放热反应，温度越高，N2（g）的转化率越低，故曲线X对应的温度是T1；
故答案为：T1；
②图象分析可知B点氮气转化率大于a点，则氢气转化率b点大于a，保持温度不变，增大氢气与氮气组成比，氮气转化率增大，但氢气转换率减小，所以c点氢气转化率小于a，最大的是b点，最小的是c点；
故答案为：b，c；
③N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）．
起始浓度（mol/L） 0.3 0.8 0
转化浓度（mol/L） x 3x 2x
平衡浓度（mol/L） 0.3-x 0.8-3x 2x
| 2x |
| (0.3-x+0.8-3x+2x) |
| 4 |
| 7 |
2NH3（g）?→?N2（g）+3H2（g）的平衡常数K=
| 0.1×0.23 |
| 0.42 |
故答案为：5.0×10-3；
点评：本题考查了化学反应焓变计算，盖斯定律应用，化学平衡影响因素、转化率的分析判断，图象和数据分析应用是解题关键，题目难度中等．
练习册系列答案
相关题目
在常温下，今将Na2S和NaHS两种盐[设n（Na2S）/n（NaHS）=k，0＜k≤3]，溶于水得稀溶液，下列有关溶液中微粒的浓度关系正确的是（ ）
| A、若k=1，则：c（HS-）＞c（S2-）＞c（OH-）＞c（H+） |
| B、若k=2，则：c（OH-）=c（H+）+c（HS-）+2c（H2S） |
| C、k为任意值时：c（Na+）+c（H+）=c（HS-）+2c（S2-）+c（OH-） |
| D、若满足：3c（H+）+2c（HS-）+5c（H2S）=3c（OH-）+c（S2-），则可确定k=3 |
常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（ ）
| A、使石蕊试液变红的溶液中：I-、MnO4-、NO3-、Na+ |
| B、含有大量Fe3+的溶液：NH4+、HCO3-、SO42-、AlO2- |
| C、水电离出C（H+）=1.0×10-12mol/L 的溶液：Cl-、Na+、ClO-、NH4+ |
| D、澄清透明的溶液：Cu2+、Fe3+、SO42-、NO3- |
一定温度下，将1moLNO2气体通入体积为2L的恒容密闭容器中发生反应2NO2（g）?N2O4（g）△H＜0，达到平衡，当条件改变时，下列说法正确的是（ ）
| A、升高温度，体系的颜色变浅 |
| B、保持温度和容器体积不变，再充入1moLNO2气体，当达到新平衡时NO2的体积分数将增大 |
| C、保持温度和容器体积不变，再充入0.5moLN2O4气体，当达到新平衡时N2O4的体积分数将增大 |
| D、若保持温度不变，压缩容器的体积，达到新平衡时混合气体的颜色变浅，平衡常数不变 |
下列说法不正确的是（ ）
| A、2013年0点钟声敲响后的几个小时，北京的污染指数从轻度污染上升为重度污染，主要污染为PM2.5污染，看来烟花爆竹的燃放，可加重PM2.5污染 |
| B、催化剂之所以能加快反应速率，是因为催化剂能降低反应的活化能 |
| C、氨气的水溶液氨水可以导电，因此氨气是电解质 |
| D、大量燃烧含硫燃料是形成酸雨的主要原因 |