题目内容

16．氨的合成是重要的一项化工生产．已知合成氨有关能量变化的图象如图1．

（1）反应 N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ/mol；
（2）化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程，化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）出的能量．现提供以下化学键的键能（kJ•mol-1）：H-H：436，N≡N：946，则N-H的键能是391kJ•mol-1；
（3）在一定条件下按图2实线I进行，改变某条件按图2虚线II进行，则该条件可能是加入催化剂；
（4）在一个密闭容器中加入1molN2、3mol H2，一定条件下充分反应，其热效应始终小于92kJ，请说明原因合成氨是可逆反应，得到的氨小于2mol；
（5）在一个密闭容器中加入amolN2、bmol H2，达到平衡时n（N2）：n（H2）=1：3，则a：b=1：3．
（6）在一个5L密闭容器中加入8molN2、22mol H2，2min内v（N2）=0.2mol•L-1•min-1，5min后达化学平衡，维持温度不变平衡时压强是反应前的11/15.2min和平衡时n（NH3）分别是4mol和8mol．（写出此结果的计算过程）

分析 （1）从图象可知，反应物能量高于生成物，反应放热，△H=生成物能量和-反应物能量和；
（2）据△H=反应物键能和-生成物键能和求算；
（3）反应的活化能降低了，催化剂能够降低反应的活化能；
（4）焓变是生成物与反应物能量差，可逆反应不能完全转化，放热比焓变小；
（5）合成氨反应中氮气和氢气的物质的量之比为1：3，平衡时为1：3，说明加入的反应物之比一定为1：3；
（6）在一个5L密闭容器中加入8molN2、22mol H2，2min内v（N2）=0.2mol•L-1•min-1，所以2min内消耗氮气为0.2×5×2=2mol，根据N2+3H2?2NH3所以生成氨气为4mol，则2minn（NH3）是4mol，
5min后达化学平衡，则根据
   N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）设反应转换xmol氮气，则：
开始 8      22       0
转换 x      3x       2x
平衡8-x     22-3x    2x
根据平衡时压强之比等于物质的量之比列方程计算．

解答 解：（1）从图象可知，△H=生成物能量和-反应物能量和=-92KJ/mol，
故答案为：-92kJ/mol；
（2）△H=反应物键能和-生成物键能和，-92KJ/mol=3×436KJ/mol+946KJ/mol-6×Q（N-H），所以Q（N-H）=391KJ/mol，
故答案为：391；
（3）实线I比虚线II的活化能高，其他相同，说明使用了催化剂，因为催化剂是通过降低反应的活化能加快反应速率的，
故答案为：加入催化剂；
（4）由于合成氨是可逆反应，得到的氨小于2mol，则其热效应始终小于92kJ，
故答案为：合成氨是可逆反应，得到的氨小于2mol；
（5）合成氨反应中氮气和氢气的物质的量之比为1：3，平衡时为1：3，说明加入的反应物之比一定为1：3，所以a：b=1：3，
故答案为：1：3；
（6）在一个5L密闭容器中加入8molN2、22mol H2，2min内v（N2）=0.2mol•L-1•min-1，所以2min内消耗氮气为0.2×5×2=2mol，根据N2+3H2?2NH3所以生成氨气为4mol，则2minn（NH3）是4mol，
5min后达化学平衡，则根据
   N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）设反应转换xmol氮气，则：
开始 8      22       0
转换 x      3x       2x
平衡8-x     22-3x    2x
因为平衡时压强是反应前的11/15，则：$\frac{8-x+22-3x+2x}{8+22}$=$\frac{11}{15}$，
解得：x=4mol，
所以平衡时氨气的物质的量为：n（NH3）=2n（ N2）=mol×2=8mol，
故答案为：4mol；8mol．

点评 本题考查了化学平衡的计算、反应热的计算，题目难度中等，注意掌握化学平衡及其影响因素，去有关反应热的计算方法，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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6．用图所示的装置分别进行如下导电性实验，小灯泡的亮度比反应前明显减弱的是（　　）
A．向亚硫酸钠溶液中通入氯气B．向硝酸银溶液中通入少量氯化氢
C．向氢碘酸饱和溶液中通入少量氧气D．向氢氧化钠溶液中通入少量氯气
7．按要求填空：
（1）写出下列物质在水溶液中的电离方程式：
①H2SO4H2SO4=2H++SO42-      ②Na2CO3Na2CO3=2Na++CO32-
（2）写出下列反应的离子方程式：
①Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应Ba2++SO42-=BaSO4↓    
②过量HCl溶液与Na2CO3溶液反应2H++CO32-=H2O+CO2↑
（3）写出与下列离子方程式相对应的化学方程式
①2H++CaCO3=H2O+Ca2++CO2↑2HCl+CaCO3=H2O+CO2↑+CaCl2
②Cu2++2OH-=Cu（OH）2↓CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4．
4．一定条件下存在反应：2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g），△H＜0．现有三个体积相同的密闭容器 I、II、III，按如如图所示投料，并在400℃条件下开始反应．达到平衡时，下列说法正确的是（　　）
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11．下列离子组一定能大量共存的是（　　）
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1．将pH=4的酸性溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH可能是（　　）
A．等于7B．大于7C．小于7D．无法确定
8．镁化合物具有广泛用途，请回答有关镁的下列问题：
（1）单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的MgO，还生成少量的Mg3N2（填化学式）；
（2）将生成的产物加入水中，其中一种产物可与水生成难溶于水的白色沉淀和能使红色石蕊试纸变蓝的气体，请写出该反应方程式Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2↓+2NH3↑．
5．焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在食品加工中常用作防腐剂、漂白剂和疏松剂．焦亚硫酸钠为黄色结晶粉末，150℃时开始分解，在水溶液或含有结晶水时更易被空气氧化．实验室制备焦亚硫酸钠过程中依次包含以下几步反应：
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O …（a）      
Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3…（b）
2NaHSO3 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na2S2O5+H2O  …（c）
实验装置如下：

（1）实验室可用废铝丝与NaOH溶液反应制取H2，制取H2的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（2）图1装置中，导管X的作用是排出H2、未反应的SO2及水蒸气等．
（3）通氢气一段时间后，以恒定速率通入SO2，开始的一段时间溶液温度迅速升高，随后温度缓慢变化，溶液开始逐渐变黄．“温度迅速升高”的原因为SO2与NaOH溶液的反应是放热反应；
实验后期须保持温度在约80℃，可采用的加热方式为80℃水浴加热．
（4）反应后的体系中有少量白色亚硫酸钠析出，参照图2溶解度曲线，除去其中亚硫酸钠固体的方法是趁热过滤；然后获得较纯的无水Na2S2O5应将溶液冷却到30℃左右抽滤，控制“30℃左右”的理由是此时溶液中Na2SO3不饱和，不析出．
（5）用图3装置干燥Na2S2O5晶体时，通入H2的目的是排出空气，防止焦亚硫酸钠被氧化；真空干燥的优点是干燥室内部的压力低，水分在低温下就能气化，减少产品氧化．
（6）测定产品中焦亚硫酸钠的质量分数常用剩余碘量法．已知：S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+；2S2O32-+I2=S4O62-+2I-
请补充实验步骤（可提供的试剂有：焦亚硫酸钠样品、标准碘溶液、淀粉溶液、酚酞溶液、标准Na2S2O3溶液及蒸馏水）．
①精确称取产品0.2000g放入碘量瓶（带磨口塞的锥形瓶）中．
②准确移取一定体积和已知浓度的标准碘溶液（过量）并记录数据，在暗处放置5min，然后加入5mL冰醋酸及适量的蒸馏水．
③用标准Na2S2O3溶液滴定至接近终点．  ④加入1～2mL淀粉溶液．   ⑤继续用标准Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去且半分钟内颜色不复现，记录滴定所消耗的体积．
⑥重复步骤①～⑤；根据相关记录数据计算出平均值．
6．选择下列实验方法分离物质，将分离方法的序号填在横线上．
A．萃取分液  B．升华  C．结晶    D．过滤   E．蒸馏  F．分液
（1）分离饱和食盐水与沙子的混合物D
（2）从硝酸钾和氯化钠的混合液中获得硝酸钾C
（3）从碘水中提取碘单质A
（4）分离氯化钠固体和碘单质的混合物B
（5）分离水和汽油的混合物F
（6）分离CCl4（沸点为76.75℃）和甲苯（沸点为110.6℃）的混合物E．

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