Question

据报道，在一定条件下，N₂在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，主要产物为NH₃，相应的反应方程式为：2N₂（g）+6H₂O （g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=Q kJ/mol
（1）上述反应的平衡常数表达式为

 

．
（2）取五份等体积N₂和H₂O的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入体积相同的恒容密闭容器中，在温度不同的情况下发生反应，反应相同时间后，测得氮气的体积分数φ（N₂）与反应温度T的关系曲线如上图所示，则上述反应的Q

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考点：化学平衡建立的过程,反应热和焓变

专题：

分析：（1）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
（2）曲线的变化先增大后变小．我们知道温度升高反应速率加快．在此题中，反应相同时间，低温下的两点是未达到平衡的两点，随温度的升高，氮气的体积分数随温度升高而变大，曲线的最高点是某温度下达到平衡的点，之后的两点，皆是平衡后的氮气的体积分数，且随温度升高而降低，则生成氨气的反应是吸热反应；

解答： 解：（1）上述反应的平衡常数表达式为：K=

c4(NH3)c3(O2)

c2(N2)c6(H2O)

，故答案为：

c4(NH3)c3(O2)

c2(N2)c6(H2O)

；
（2）曲线的变化先增大后变小．我们知道温度升高反应速率加快．在此题中，反应相同时间，低温下的两点是未达到平衡的两点，随温度的升高，氮气的体积分数随温度升高而变大，曲线的最高点是某温度下达到平衡的点，之后的两点，皆是平衡后的氮气的体积分数，且随温度升高而降低，则生成氨气的反应是吸热反应，即此反应的正反应为吸热反应，即Q＞0，故答案为：＞；

点评：本题以人工固氮为载体来考查化学反应原理中的化学反应的限度（平衡态的建立、转化率、化学平衡与反应热），平衡常数书写方法，难度中等．