Question

16．氮的固定是幾百年來科學家一直研究的課題．
（1）下表列舉了不同溫度下大氣固氮的部分K值．

反應	大氣固氮 N2（g）+O2（g）?2NO（g）
溫度/℃	27	2000
K	3.84×10-31	0.1

①分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應屬于吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
②分析數(shù)據(jù)可知：人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因K值小，正向進行的程度小（或轉(zhuǎn)化率低），不適合大規(guī)模生產(chǎn)．
（2）工業(yè)固氮反應是：N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol．在相同溫度下，體積均為0.25L的兩個恒容密閉容器中可發(fā)生上述可逆反應，測得反應的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器 編號	起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol			達平衡時體系的 能量變化
	N2	H2	NH3
a	1	3	0	放熱23.1kJ
b	0.6	1.8	0.8	吸熱Q kJ

①容器a達平衡時N₂的平衡濃度c（N₂）=3mol/L．
②容器b達平衡時NH₃的平衡濃度c（NH₃）=2mol/L．
③下列敘述正確的是AB．
A．容器a達平衡時NH₃的物質(zhì)的量是0.5mol
B．容器b開始是向合成氨的逆反應方向進行
C．若容器a體積變?yōu)?.2L，則達平衡時放出的熱量小于23.1kJ
D．不能利用已知數(shù)據(jù)計算容器b的平衡常數(shù)
（3）近年，又有科學家提出在常溫、常壓、催化劑等條件下合成氨氣的新思路，反應原理為：2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g），則其反應熱△H=+1530 kJ•mol^-1．
（已知：N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1）

Answer 1

分析 （1）①溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移；
②K值很小，轉(zhuǎn)化率很��；
（2）從等效平衡的角度分析，0.6molN₂、1.8molH₂和0.8molNH₃相當1molN₂、3molH₂，在相同條件下處于相同平衡狀態(tài)，所以平衡時兩個容器內(nèi)N₂的平衡濃度c（N₂）和NH₃的平衡濃度c（NH₃）相等，據(jù)此分析計算；
（3）已知：①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由蓋斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），據(jù)此分析．

解答 解：（1）①由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移，則正反應方向為吸熱反應，故答案為：吸熱；
②由表格數(shù)據(jù)可知，2000℃時，K=0.1，K值很小，則轉(zhuǎn)化率很小，不適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮，
故答案為：K值小，正向進行的程度小（或轉(zhuǎn)化率低），不適合大規(guī)模生產(chǎn)；
（2）從等效平衡的角度分析，0.6molN₂、1.8molH₂和0.8molNH₃相當1molN₂、3molH₂，在相同條件下處于相同平衡狀態(tài)，所以平衡時兩個容器內(nèi)N₂的平衡濃度c（N₂）和NH₃的平衡濃度c（NH₃）相等；
則     N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
初始：1      3       0         92.4kJ
變化：0.25  0.75    0.5        23.1kJ 
平衡：0.75   2.25    0.5
①所以容器a達平衡時N₂的平衡濃度c（N₂）=$\frac{0.75mol}{0.25L}$=3mol/L，故答案為：3mol/L；
②所以容器b達平衡時NH₃的平衡濃度c（NH₃）=$\frac{0.5mol}{0.25L}$=2mol/L，故答案為：2mol/L；
③A．根據(jù)以上分析，容器a達平衡時NH₃的物質(zhì)的量是0.5mol，故正確；
B．根據(jù)以上分析，平衡時NH₃的物質(zhì)的量是0.5mol，所以容器b開始是向合成氨的逆反應方向進行，故正確；
C．若容器a體積變?yōu)?.2L，即減小體積，平衡向正反應方向移動，則達平衡時放出的熱量大于23.1kJ，故錯誤；
D．因為a、b在相同條件下處于相同平衡狀態(tài)，所以能利用已知數(shù)據(jù)計算容器b的平衡常數(shù)，故錯誤；
故選：AB；
（3）已知：①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由蓋斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），△H=（-92.4kJ•mol^-1）×2-（-571.6kJ•mol^-1）×3=+1530 kJ•mol^-1；
故答案為：+1530 kJ•mol^-1．

點評 本題考查了平衡常數(shù)的應用、合成氨反應的條件選擇、影響化學平衡的因素、蓋斯定律的應用等，題目難度中等，側(cè)重于基礎(chǔ)知識的綜合應用考查，注意把握K與溫度的關(guān)系以及影響化學平衡的因素．