Question

【题目】在工业生产中用N2和H2合成NH3“N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0”，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题：

（1）已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH1＝akJ·mol－1(a>0)

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH2＝－bkJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3＝－ckJ·mol－1

若有34g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为__。

（2）合成NH3达到平衡后，某时刻改变下列条件__(填字母)，在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大。

A．升温 B．加压

C．增大c(N2) D．降低c(NH3)

（3）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示：(图中T表示温度，n表示起始时H2物质的量)

①图象中T2和T1的关系是：T2__T1(填“>”“<”“＝”或“无法确定”)。

②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最大的是__(填字母)。

③若容器容积为1L，b点对应的n＝0.15mol，测得平衡时H2、N2的转化率均为60%，则平衡时N2的物质的量浓度为__mol·L－1。

（4）一定温度下，将2molN2和4molH2置于1L的恒容密闭容器中反应，测得不同条件、不同时间段内合成NH3反应中N2的转化率，得到数据如下表：

时间 N2转化率 温度	1小时	2小时	3小时	4小时
T1	30%	50%	80%	80%
T2	35%	60%	a	b

上表中a、b、80%三者的大小关系为___。(填“>”“＝”“<”或“无法比较”)

Answer 1

【答案】(1.5c－a－b)kJ A < c 0.02 a＝b＜80%

【解析】

（1）根据盖斯定律计算反应的焓变，根据反应放出的热量与物质的量成正比；

（2）该反应为气体体积减小的放热反应，改变条件在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大，则应为正逆反应速率都增大，且平衡向逆反应方向移动；

（3）①根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行；

②根据a、b、c三点所表示的意义来回答；

③根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时，达平衡状态时生成物的百分含量最大；根据化学平衡状态是反应物的转化率最大、生成物的产率最大来回答；先求出各自的平衡浓度，然后根据平衡常数的概念来回答；

（4）根据T1和T2同时间段内N2的转化率可知T2反应温度低，N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H＜0，正反应为放热反应，所以T2相当于T1达到平衡时降温，平衡向正反应方向移动，达平衡时，N2的转化率较T1时高，但温度低，反应速率慢。

（1）已知：①N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH1＝akJ·mol－1(a>0)

②N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH2＝－bkJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3＝－ckJ·mol－1

由盖斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H=（2a+2b-3c）kJ·mol－1；

则34g 即2mol氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为 ×[-（2a+2b-3c）] kJ=(1.5c－a－b)kJ ；

（2）该反应为气体体积减小的放热反应，改变条件在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大，则应为正逆反应速率都增大，且平衡向逆反应方向移动，所以改变条件应为升温，反应速率增大，平衡逆向移动，而加压、增大c（N2）、降低c（NH3）平衡都正向移动，故选A；

（3）①反应为放热反应，温度升高化学平衡向着吸热方向进行，从T1到T2反应物氨气的分数增加，故T1＞T2，即：T2＜T1；

②b点代表平衡状态，c点又加入了氢气，故平衡向右移动，氮气的转化率增大，

故选c；

③当氮气和氢气的物质的量之比为1：3时达平衡状态时氨的百分含量最大，平衡点时产物的产率最大，据图示，当起始氢气的物质的量为0.15mol时氨的含量最大，故起始加入N2的物质的量为0.05mol，所以起始时氮气的浓度是0.05mol·L－1，平衡时0.05mol·L－1×（1-60%）=0.02mol·L－1；

（4）根据T1和T2同时间段内N2的转化率可知T2反应温度低，N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H＜0，正反应为放热反应，所以T2相当于T1达到平衡时降温，平衡向正反应方向移动，达平衡时，N2的转化率较T1时高，所以a＞80%，但温度低，反应速率慢，所以T2时反应可能达到平衡也可能未达平衡，所以a=b或a＜b，所以80%＜a=b或80%＜a＜b。