Question

19．目前工业合成氨的原理是N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ•mol^-1
（1）已知一定条件下：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+l 530.0kJ•mol^一1．则氢气燃烧热的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol．
（2）如图，在恒温恒容装置中进行合成氨反应．
①表示N₂浓度变化的曲线是C．
②前25min内，用H₂浓度变化表示的化学反应速率是0.12 mol•L^-•min^-1．
③在25min末刚好平衡，则平衡常数K=$\frac{4}{27}$．
（3）在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是AD．
A．气体体积不再变化，则已平衡
B．气体密度不再变化，尚未平衡
C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，平衡不移动
D．平衡后．压缩容器，生成更多NH₃．

Answer 1

分析 （1）已知：①2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+l530.0kJ•mol^-1，
②N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-93.0kJ•mol^-1，
根据盖斯定律，（②×2-①）÷6可得：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）；
（2）①根据图象可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知表示N₂浓度变化的曲线是C；
②前25 min内，氢气浓度减少了3mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算用H₂浓度变化表示的化学反应速率；
③在25 min末刚好平衡，此时氮气、氢气和氨气的浓度分别是1.0mol/L、3mol/L、2mol/L，再根据K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数；
（3）A．正反应是体积减少的可逆反应，因此在恒温恒压下气体体积不再变化时已平衡；
B．在反应过程中质量始终不变，但容器容积是变化的，所以密度是变化的，因此气体密度不再变化说明反应达到平衡；
C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，容器容积增加，浓度降低，平衡向逆反应方向移动；
D．平衡后，压缩容器，压强增大，平衡向正反应方向进行．

解答 解：（1）已知：①2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+l530.0kJ•mol^-1，
②N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-93.0kJ•mol^-1，
根据盖斯定律，（②×2-①）÷6可得：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol；
（2）①根据图象可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知表示N₂浓度变化的曲线是C；
②前25 min内，氢气浓度减少了3mol/L，则用H₂浓度变化表示的化学反应速率是3mol/L÷25min=0.12 mol•L^-•min^-1，
故答案为：0.12 mol•L^-•min^-1；
③在25 min末刚好平衡，此时氮气、氢气和氨气的浓度分别是1.0mol/L、3mol/L、2mol/L，则平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{{2}^{2}}{1×{3}^{3}}$=$\frac{4}{27}$，
故答案为：$\frac{4}{27}$；
（3）A．正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒压下，随反应进行体积减少，因此在恒温恒压下气体体积不再变化时已平衡，故A正确；
B．在反应过程中质量始终不变，但容器容积是变化的，所以密度是变化的，因此气体密度不再变化说明反应达到平衡，故B错误；
C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，容器容积增加，浓度降低，平衡向逆反应方向移动，故C错误；
D．平衡后，压缩容器，压强增大，平衡向正反应方向进行，因此生成更多NH₃，故D正确，
故选：AD．

点评 本题考查盖斯定律、化学平衡图象、外界条件对平衡状态影响、反应速率与平衡常数计算等，难度不大，注意对基础知识的理解掌握．