Question

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图1：

请回答下列问题：
（1）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，对反应N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1的影响．实验结果如图2所示：（图中T表示温度，n表示物质的量）
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，N₂的转化率最高的是

 

（填字母）．
③要使反应后氨的百分含量最大，则在起始体系中原料投料比n（H₂）/n（N₂）

 

3（填“＞”、“＜”、“=”或“无法确定”）．若容器容积恒为1L，起始状态n（H₂）=3mol，反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则此条件下（T₂），反应的平衡常数K=

 

．（结果保留小数点后两位）
（2）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
今有17g氨气，假设其经催化氧化完全反应，生成一氧化氮气体和水蒸气，则该过程中所放出的热量为

 

kJ．
（3）在装置②中，NH₃和O₂从145℃就开始下列反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图3所示）：温度较低时生成

 

为主，温度高于900℃时，NO产率下降的可能原因是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：

分析：（1）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；
（2）根据盖斯定律来求反应的焓变，然后根据反应放出的热量与物质的量成正比；
（3）根据图象可知温度低时生成氮气，温度高时生成NO，但该反应为放热反应，则温度高于900℃时，NO产率下降．

解答： 解：（1）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反应物氮气的量增加，故T₁＜T₂，故答案为：＜；
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，故答案为：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，当平衡时氢气的物质的量为n，故加入N₂的物质的量为

n

3

，当n=3mol反应达到平衡时H₂的转化率为60%，故起始氮气浓度为1，mol/l，变化的氢气浓度为1.8mol/l，变化的氮气浓度为0.6mol/l，平衡时氮气、氢气、氨气的浓度分别是0.4mol/l、1.2mol/l、1.2mol/l，据K=

[NH3]2

[N2]?[H2]3

=

1．22

1．23×0.4

=2.08，故答案为：=；2.08；
（2）N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol ①
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol ②
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol ③
由盖斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=905.2kJ/mol；
则17g 即1mol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

1

4

×905.2kJ=226.3 kJ，
故答案为：226.3；
（3）根据图象可知温度低时生成氮气；温度高时生成NO，但该反应为放热反应，则温度高于900℃时，NO产率下降，
故答案为：N₂；氨气氧化生成NO的反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，转化率下降．

点评：本题主要考查了盖斯定律、化学平衡常数、外界条件对平衡的影响，难度中等，根据课本知识即可完成．