氨气是生产化肥.硝酸等的重要原料.围绕合成氨人们进行了一系列的研究．(1)三氮化铵水解可生成氨气和物质X.X的结构式为．(2)已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1.断裂1mol N≡N键需要的能量为946kJ．(3)常温下.向amol•L-1的氨水加入等体积bmol•L-1的盐酸.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

15．氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料，围绕合成氨人们进行了一系列的研究．
（1）三氮化铵水解可生成氨气和物质X，X的结构式为

．
（2）已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，断裂1mol N≡N键需要的能量为946kJ．

（3）常温下，向amol•L^-1的氨水加入等体积bmol•L^-1的盐酸，混合溶液呈中性，则该温度下氨水的电离平衡常数为$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$（用含a和b的代数式表示）．
（4）相同温度下，向甲、乙、丙三个容积相同的恒容密闭容器中按照下列三种方式分别投料，发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），测得甲容器中H₂的平衡转化率为40%．

	N（N₂）/mol	N（H₂）/mol	N（NH₃）/mol
甲	1	3	0
乙	0.5	1.5	1
丙	0	0	4

①乙容器中起始时反应逆向（填“正向”或“不”）移动．
②达到平衡时，甲、乙、丙三个容器中NH3的体积分数由大到小的顺序为丙＞甲=乙．
（5）现分别在150℃、300℃、500℃时向反应器中接n（N₂）：n（H₂）=1：3投料发反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），该反应达到平衡时，体系中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示．
①150℃时发生的反应可用曲线m（填“m”、“n”或“l”）表示．
②上图中A、B、C三点的平衡常数K的大小关系是K（B）=K（C）＜K（A）．
③若B点时c（NH₃）=0.6mol•L^-1，则此时反应的化学平衡常数K=44.4．

分析（1）三氮化铵水解可生成氨气和物质X，依据水解实质分析得到一水合氨和HN₃；
（2）反应物总键能-生成物总键能=反应热，据此计算；
（3）将a mol•L^-1的氨水与b mol•L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液显中性，溶液中c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根据氨水的电离平衡常数的表达式计算；
（4）①甲、乙是完全等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，根据甲中氢气的转化率计算平衡时氢气的物质的量，与乙中氢气的物质的量比较，判断反应进行方向；
②甲、乙是完全等效平衡，平衡时NH₃的体积分数相等，丙相当于在甲平衡的基础上，再加入1molN₂、3molH₂，压强增大平衡向正反应方向移动，据此解答；
（5）①正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小；
②K只受温度影响，温度不变平衡常数不变，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
③计算平衡时各组分浓度，代入K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数．

解答解：（1）三氮化铵水解可生成氨气和物质X，依据水解实质分析得到一水合氨和HN₃，HN₃是共价化合物结构式为：，
故答案为：；

（2）N≡N键能为x，则3×436kJ/mol+x-2×1173.2kJ/mol=-92.4kJ/mol，解得x=946kJ/mol，故断裂1mol N≡N键需要能量是946kJ，
故答案为：946kJ；
（3）将a mol•L^-1的氨水与b mol•L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液显中性，溶液中c（OH^-）=1×10^-7mol/L，
溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=$\frac{b}{2}$mol/L，混合后反应前c（NH₃•H₂O）=$\frac{a}{2}$mol/L，
则反应后一水合氨的浓度为：c（NH₃•H₂O）=（$\frac{a}{2}$-$\frac{b}{2}$）mol/L，
则氨水的电离平衡常数为：K=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{\frac{b}{2}×1{0}^{-7}}{\frac{a}{2}-\frac{b}{2}}$=$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$，
故答案为：$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$；
（4）①甲、乙是完全等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，平衡时甲容器中H₂的转化率为40%，则平衡时氢气的物质的量为3mol×（1-40%）=1.8mol，乙中氢气为1.5mol，小于1.8mol，则乙容器中反应进行的方向是逆向，
故答案为：逆向；
②甲、乙是完全等效平衡，平衡时NH₃的体积分数相等，丙相当于在甲平衡的基础上，再加入1molN₂、3molH₂，压强增大平衡向正反应方向移动，氨气的体积分数增大，故体积分数：丙＞甲=乙，
故答案为：丙＞甲=乙；
（5）①合成氨的反应为放热反应，反应温度越高，越不利于反应正向进行，曲线m的氨气的物质的量分数最高，其反应温度对应相对最低，所以m曲线对应温度为150°C，
故答案为：m；
②平衡常数与温度有关，与其他条件无关，温度相同时平衡常数相同，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，则A、B、C点平衡常数K的大小关系是K（B）=K（C）＜K（A），故答案为：K（B）=K（C）＜K（A）；
③若B点时c（NH₃）=0.6mol•L^-1，氨气体积分数为60%，设氮气物质的量浓度为x，则氢气物质的量浓度为3x，则：
                 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始浓度（mol/L）：x     3x         0
变化浓度（mol/L）：0.3   0.9      0.6
平衡浓度（mol/L）：x-0.3 3x-0.9    0.6
所以$\frac{0.6}{4x-0.6}$=60%，解得x=0.4，平衡常数K=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0.3×0．{3}^{3}}$≈44.4，
故答案为：44.4；

点评本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力，题目难度中等．

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