Question

把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。生物固氮和大气固氮（闪电时N₂转化为NO）属于自然固氮，这远不能满足人类的需要。工业固氮（合成氨）是目前人工固氮的主要方法。有关大气固氮和工业固氮的平衡常数K值分别如下表一和表二。
表一：N₂+ O₂   2NO                    

温度	27℃	2000℃
K值	3．84×10－31	0．1

 
表二：N₂+ 3H₂2NH₃      

温度	25℃	350℃	400℃	450℃
K值	5×108	1．847	0．507	0．152

（1）根据上表中的数据分析，下列说法正确的是_________。
A、N₂+ O₂   2NO是吸热反应
B、人类大规模模拟大气固氮是没有意义的
C、在常温下，增加工业固氮的容器的压强，K值会发生改变
D、工业固氮是放热反应
（2）向某密闭容器中加入4 mol NH₃、1．2 mol H₂和一定量的N₂三种气体，一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如甲图所示[已知0～t₁阶段保持恒温、恒容，且c(N₂)未画出]。乙图为t₂时刻后改变反应条件，反应速率随时间的变化情况，已知在t₂、t₃、t₄、t₅时刻各改变一种不同的条件。

①若t₁="15" s，则t₀～t₁阶段的反应速率为v(H₂)=　　　
②N₂的起始物质的量为　　　　　
③反应达到平衡状态，下列说法中能表明已达到平衡状态的是           
A、单位时间内生成a molN₂，同时生成3a mol H₂   B、容器的总压强不再变化
C、混合气体的密度不再变化        D、三个H—H 键断裂的同时有六个H—N键断裂
④t₄时刻改变的条件为　　      　　　，t₅时刻改变的条件为　　　　     　
⑤已知t₀～t₁阶段该反应放出或吸收的热量为Q kJ(Q为正值)，试写出该反应的热化学方程式：____________________________________________________________________

Answer 1

（1）ABD（2分）
（2）①0．02mol/(L·s)  ②1．2mol （各1分）  ③BD（2分）   ④减小压强   升高    温度（各1分） ⑤2NH₃(g) N₂ (g)+ 3H₂(g)  △H=+2．5QkJ/mol（2分）

试题分析：（1）A、从表一可以看出，随着温度的升高，K值增大，表明正向是吸热的方向，正确；B、从表一数据还可以看出，即使是升高到2000℃ ，氮气与氧气生成一氧化氮的平衡常数也只达到0．1，但是对于人工合成氨来说，就是在25℃ ，其平衡常数也达到了5×10⁸，表明人类大规模模拟大气固氮是没有意义的，这种说法正确；C、K值只随温度的改变而改变，不随压强的改变而改变，错误；D、从表二可以看出，温度越高，平衡常数越小，表明正向是一个放热的方向。正确。
（2）反应速率是指单位时间内浓度的改变量：①
②从图中可以计算出这容器的体积为：4L。
因为化学反应速率的比等化学计量数之比，因此：
那么N₂的起始物质的量为 
③A、单位时间内生成a molN₂，同时生成3a mol H₂，这种关系不管平衡与否，一直存在，不能作为达到平衡的标志，错误；B、氨气分解生成氮气和氢气，是一个体积增大的反应，当混合气体的总压强不再变化时，意味着反应的各物质的量已不再随时间的改变而改变，即达到平衡状态，正确；C、与B和道理一样，正确；D、三个H—H 键断裂的同时有六个H—N键断裂，这种关系是始终存在的，不管平衡与否。
④t₄时刻正逆反应速率都减小，且逆反应速率减小的程度大，表明平衡正向移动，而正向是吸热和体积增大的方向，因此只能是减小压强；t₅时刻正逆反应速率都增在，且正反应速率增大的程度大，表明平衡正向移动，而正向是吸热和体积增大的方向，因此只能是升高温度。
⑤2NH₃(g) N₂ (g)+ 3H₂(g)  △H=+2．5QkJ/mol（2分）。