Question

【题目】氮及其化合物在生活及工业生产中有着重要应用。请回答以下问题：

（1）下图是N2(g)、H2(g)与NH3(g)之间转化的能量关系图，则：

①N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为__________________________。

②过程（I）和过程（Ⅱ）的反应热__________(填“相同”或“不同”），原因是_______________。

③一定温度下，在容积为1L的密闭容器中充入1 mol N2(g)、3molH2(g)，达到平衡时，混合气体的总量为2.8 mol，则该条件下反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为__________，H2的平衡转化率为__________________________。

（2）用NH3可以消除氮氧化物的污染，已知：

反应I：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H1= a kJ/mol

反应Ⅱ：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H2= b kJ/mol

反应Ⅲ：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H3= c kJ/mol

则：反应Ⅱ中的b=______ kJ/mol(用含a、c的代数式表示），反应Ⅲ中的△S________0（填“>”“<”或“=”）。

（3）在恒容的密闭容器中，充入一定量的NH3和NO进行上述反应Ⅲ，测得不同温度下反应体系中NH3的转化率（α）与压强p的关系如图：

①分析得P1_________P2 （填“>”“<”或“=”）。

②下列叙述中，不能判断反应Ⅲ己经达到平衡状态的标志是__________（填序号）。

a. N2的浓度不再改变 b.断裂6molN-H键的同时，有6molH-O键形成

C.容器中压强不再变化 d.混合气体的密度保持不变

Answer 1

【答案】 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -92 kJ/mol 相同 反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关 (L·mol)2 60% > < bd

【解析】(1)①由能量转化关系图可知N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -92 kJ/mol；

②有盖斯定律可知，反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，则过程(I)和过程(Ⅱ)的反应热相同；

③ N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始浓度(mol/L) 1 3 0

起始浓度(mol/L) c 3c 2c

起始浓度(mol/L) 1-c 3-3c 2c

达到平衡时，混合气体的总量为2.8mol，(1-c+3-3c+2c)mol/L×1L=2.8mol，解得：c=0.6mol/L，此温度下平衡常数K== (L·mol)2；H2的平衡转化率为×100%=60%；

(2)已知：反应I：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H1= a kJ/mol，反应Ⅲ：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H3= c kJ/mol，则盖斯定律可知，(I-Ⅲ)×得N2(g)+O2(g)2NO(g)，则△H2=b kJ/mol=kJ/mol；反应Ⅲ4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) 是气体体积增大的反应，反应的熵变△S＞0；

(3)①在恒温下，增大压强平衡逆向移动，反应物的转化率降低，则由图示可知P1＞P2；

②a. N2的浓度不再改变，说明反应处于平衡状态，故a正确；b.断裂6molN-H键的同时，有6molH-O键形成，均为正反应速率，无法判断是否是平衡状态，故b错误；C.反应过程中气体总物质的量始终变化，当容器中压强不再变化时，说明气体总物质的量一定，此时是平衡状态，故c正确；d.混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度保持不变，无法判断是平衡状态，故d错误；答案为bd。