Question

【題目】NH3是一種重要的化工原料，其合成及應用一直備受廣大化學工作者的關(guān)注。N2和H2生成NH3的反應為：N2（g）+3H2(g) 2NH3(g) △H=－92kJmol-1。

（1）已知：N2(g) 2N(g) ; H2(g) 2H(g)，則斷開1 mol N－H鍵所需要的能量是_____________kJ。

（2）有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件是_______________。

A. 低溫 B.高溫 C.低壓 D.高壓 E.催化劑

（3）向一個恒溫恒壓容器充入1 mol N2和3mol H2模擬合成氨反應，下圖為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與總壓強（p）的關(guān)系圖。

若體系在T1、60MPa下達到平衡。

①此時平衡常數(shù)Kp_______（MPa）-2（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù)；計算結(jié)果保留3位小數(shù)）。

②T1_____________T2（填“>”、“<”或“=”）。

（4）合成氨反應在催化劑作用下的反應歷程為（*表示吸附態(tài)）：

第一步 N2（g） 2N*；H2（g） 2H*（慢反應）

第二步 N*+H* NH*；NH*+H* NH2*；NH2* +H* NH3*；（快反應）

第三步 NH3* NH3(g) （快反應）

比較第一步反應的活化能E1與第二步反應的活化能E2的大�。�E1__________E2（填“>”、“<”或“=”），判斷理由是________________________________________________。

（5）肼（N2H4）又稱為聯(lián)氨，可作火箭發(fā)動機的燃料。肼分子的電子式為_________。

Answer 1

【答案】391 AD 0.037 < > 活化能越大，一般分子成為活化分子越難，反應速率越慢

【解析】

利用化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)來計算焓變，可規(guī)定吸熱為正，放熱為負，進行代數(shù)和。合成氨是一個正向放熱的、氣體分子數(shù)減小的反應，低溫和加壓對提高氨氣的產(chǎn)率有利；看平衡圖像時，可采用“定一議二”的方式進行，固定壓強不變，看溫度對氨氣的含量的影響。

（1）設斷開1 mol N－H鍵所需要的能量是xkJ，則依據(jù)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H－92kJmol-1。，有946+436×3-6x=-92，解得x=391；

（2）合成氨反應是一個正向放熱的反應，所以降溫有利于提高產(chǎn)率；合成氨反應是一個正向氣體分子數(shù)減小的反應，加壓有利于提高產(chǎn)率；

（3） ① N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

初始 1 3 0

變化 x 3x 2x

平衡 1-x 3-3x 2x

60%=，解得x=0.75mol，所以平衡時N2的物質(zhì)的量分數(shù)為0.1，H2的物質(zhì)的量分數(shù)為0.3，NH3的物質(zhì)的量分數(shù)為0.6，所以Kp==0.037；

②從圖像來看，當壓強不變時，T1時NH3的體積分數(shù)大于T2時，根據(jù)該反應是放熱反應，NH3是生成物的特點，確定T1相對于T2來說是降溫，即T1<T2；

（4）由題給信息知，第一步反應慢，第2步反應快，而反應越快，說明其活化能越小，所以第一步反應的活化能大于第2步反應的活化能；

（5）肼（N2H4）又稱為聯(lián)氨，其中氮和氮之間形成單鍵，肼分子的電子式為。