Question

大气固氮属于自然固氮，合成氨是目前人工固氮的主要方法．科学家一直致力“人工固氮”新方法的研究．
（1）有关大气固氮（以N₂+0₂?2N0为例）、人工固氮（以N₂+3H₂?2NH₃为例）反应的平衡常数K的值如下表．

反应	N2+02?2N0		N2+3H2?2NH3
温度/℃	27	2000	100	400
K	3.84×10-31	0.1	3.4×109	2.0x104

下列说法正确的是

 

．（填字母）
a．大气固氮与人工固氮都是放热反应
b．人类模拟大气固氮无现实意义
c．寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向
d．在常温下，人工固氮非常容易进行
（2）已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1
2H₂（g）+0₂（g）=2H20（1）△H=-571.6kJ?mol^-1
据报道，在常温、常压、光照、催化剂的条件下，N₂可以与水反应，则反应
N₂（g）+3H₂0（l）=2NH₃（g）+

3

2

O₂（g）的△H=

 

KJ?mol^-1．
（3）某研究小组在673K、30MPa下，在体积为VL的密闭容器中进行反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），其n（H₂）和n（NH₃）随时间变化的关系如图所示．
①下列叙述正确的是

 

．（填字母）
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到化学平衡状态
C．若t₃时由673K升至773K，则n（H₂）将增大
②从开始到平衡时反应的平均速率（以H₂的浓度变化表示）v（H₂）=

 

．
③若开始时n（N₂）=n（H₂），则反应的平衡常数K=

 

（用代数式表示）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡建立的过程,化学平衡常数的含义,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学平衡专题

分析：（1）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．由K可知，常温下难人工合成氨；
（2）由①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1，②2H₂（g）+0₂（g）=2H₂0（1）△H=-571.6kJ?mol^-1，
根据盖斯定律可知，则①-②×

3

2

得到反应N₂（g）+3H₂0（l）=2NH₃（g）+

3

2

O₂（g）；
（3）①由图可知，为合成氨的反应，t₂时达到平衡，该反应为放热反应；
②结合v=

△c

△t

计算；
③开始时n（N₂）=n（H₂），平衡时c（NH₃）=

n2

V

mol/L，c（H₂）=

n3- 3 2 n2

V

mol/L，c（N₂）=

n3- 1 2 n2

V

mol/L，以此计算K．

解答： 解：（1）a．由K可知，大气固氮为吸热反应，而人工固氮是放热反应，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，常温下合成氨气需要合适的催化剂，则寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向，故c正确；
d．由表格中K的数据与温度可知，在常温下，人工固氮难进行，故d错误；
故答案为：bc；
（2）由①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1，②2H₂（g）+0₂（g）=2H₂0（1）△H=-571.6kJ?mol^-1，
根据盖斯定律可知，则①-②×

3

2

得到反应N₂（g）+3H₂0（l）=2NH₃（g）+

3

2

O₂（g），则△H=-92.4kJ/mol-（-571.6kJ?mol^-1）×

3

2

=+765.0 kJ?mol^-1，
故答案为：+765.0；
（3）①由图可知，为合成氨的反应，t₂时达到平衡，该反应为放热反应；
A．a→b为正反应阶段，则点a的正反应速率比点b的大，故A正确；
B．点c在t₂时之前，没有达到化学平衡状态，故B错误；
C．若t₃时由673K升至773K，平衡逆向移动，则n（H₂）将增大，故C正确；
故答案为：AC；
②开始到平衡时反应的平均速率（以H₂的浓度变化表示）v（H₂）=

△c

△t

=

3n2

2Vt2

mol/（L．s），故答案为：

3n2

2Vt2

mol/（L．s）；
③开始时n（N₂）=n（H₂），平衡时c（NH₃）=

n2

V

mol/L，c（H₂）=

n3- 3 2 n2

V

mol/L，c（N₂）=

n3- 1 2 n2

V

mol/L，则K=

( n2 V )2

( n3- 3 2 n2 V )3× n3- 1 2 n2 V

=

n22V2

(n3- n2 2 )×(n3- 3n2 2 )3

，故答案为：

n22V2

(n3- n2 2 )×(n3- 3n2 2 )3

．

点评：本题考查化学平衡常数及影响因素、意义，反应速率计算等，题目难度中等，注意化学平衡常数大小说明反应进行程度，与反应难易无关、与反应速率无关，侧重计算能力及分析能力的考查．