Question

氨氣是生產(chǎn)化肥、硝酸等的重要原料，圍繞合成氨人們進行了一系列的研究
（1）氫氣既能與氮氣又能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，但是反應(yīng)的條件卻不相同．
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
計算斷裂1mol N≡N鍵需要能量

 

kJ，氮氣分子中化學(xué)鍵比氧氣分子中的化學(xué)鍵

 

（填“強”或“弱”），因此氫氣與二者反應(yīng)的條件不同．
（2）固氮是科學(xué)家致力研究的重要課題．自然界中存在天然的大氣固氮過程：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.8kJ/mol，工業(yè)合成氨則是人工固氮．分析兩種固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)，下列結(jié)論正確的是

 

．

反應(yīng)	大氣固氮		工業(yè)固氮
溫度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

A．常溫下，大氣固氮幾乎不可能進行，而工業(yè)固氮非常容易進行
B．人類大規(guī)模模擬大氣固氮是無意義的
C．工業(yè)固氮溫度越低，氮氣與氫氣反應(yīng)越完全
D．K越大說明合成氨反應(yīng)的速率越大
（3）在恒溫恒容密閉容器中按照甲、乙、丙三種方式分別投料，發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）測得甲容器中H₂的轉(zhuǎn)化率為40%．

	N2	H2	NH3
甲	1	3	0
乙	0.5	1.5	1
丙	0	0	4

①判斷乙容器中反應(yīng)進行的方向

 

．（填“正向”或“逆向”）
②達平衡時，甲、乙、丙三容器中NH₃的體積分數(shù)大小順序為

 

．
（4）氨氣是合成硝酸的原料，寫出氨氣與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點：有關(guān)反應(yīng)熱的計算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=反應(yīng)熱，據(jù)此計算；
鍵能越大，化學(xué)鍵越強；
（2）A、化學(xué)平衡常數(shù)說明反應(yīng)進行的徹底程度問題，與反應(yīng)進行的難易程度無關(guān)；
B、大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業(yè)生成，產(chǎn)率很小；
C、合成氨是放熱反應(yīng)，溫度越低，有利于平衡向正反應(yīng)移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越高；
D、化學(xué)平衡常數(shù)說明反應(yīng)進行的徹底程度問題，與反應(yīng)速率無關(guān)；
（3）①甲、乙是完全等效平衡，平衡時對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，根據(jù)甲中氫氣的轉(zhuǎn)化率計算平衡時氫氣的物質(zhì)的量，與乙中氫氣的物質(zhì)的量比較，判斷反應(yīng)進行方向；
②甲、乙是完全等效平衡，平衡時NH₃的體積分數(shù)相等，丙相當(dāng)于在甲平衡的基礎(chǔ)上，再加入1molN₂、3molH₂，壓強增大平衡向正反應(yīng)方向移動，據(jù)此解答．
（4）根據(jù)（1）、（2）中的熱化學(xué)方程式，由蓋斯定律構(gòu)造目標熱化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）N≡N鍵能為x，則3×436kJ/mol+x-2×1173.2kJ/mol=-92.4kJ/mol，解得x=946kJ/mol，故斷裂1mol N≡N鍵需要能量是946kJ，O=O鍵能是498kJ/mol，故氮氣分子中化學(xué)鍵比氧氣分子中的化學(xué)鍵強，
故答案為：946；強；
（2）A、化學(xué)平衡常數(shù)說明反應(yīng)進行的徹底程度問題，與反應(yīng)進行的難易程度無關(guān)，故A錯誤；
B、大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業(yè)生成，產(chǎn)率很小，沒有實際意義，故B正確；
C、合成氨是放熱反應(yīng)，溫度越低，有利于平衡向正反應(yīng)移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越高，反應(yīng)越完全，故C正確；
D、化學(xué)平衡常數(shù)說明反應(yīng)進行的徹底程度問題，與反應(yīng)速率無關(guān)，故D錯誤；
故答案為：BC；
（3）①甲、乙是完全等效平衡，平衡時對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，平衡時甲容器中H₂的轉(zhuǎn)化率為40%，則平衡時氫氣的物質(zhì)的量為3mol×（1-40%）=1.8mol，乙中氫氣為1.5mol，小于1.8mol，則乙容器中反應(yīng)進行的方向是逆向，
故答案為：逆向；
②甲、乙是完全等效平衡，平衡時NH₃的體積分數(shù)相等，丙相當(dāng)于在甲平衡的基礎(chǔ)上，再加入1molN₂、3molH₂，壓強增大平衡向正反應(yīng)方向移動，氨氣的體積分數(shù)增大，故體積分數(shù)：丙＞甲=乙，
故答案為：丙＞甲=乙；
據(jù)此解答．
（4）已知：①、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②、3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③、N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，③×2-②×2+①×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-904.4kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-904.4kJ/mol．

點評：本題考查反應(yīng)熱的有關(guān)計算、平衡常數(shù)意義、等效平衡等，難度中等，注意（3）中等效平衡的理解與構(gòu)建平衡建立的等效途徑．