Question

18．哈伯因發(fā)明了由氮氣和氫氣合成氨氣的方法而獲得 1918 年諾貝爾化學(xué)獎．其反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃，在298K時：△H=-92.2kJ•mol^-1．
（1）在500℃下，合成塔中反應(yīng)開始時氮氣、氫氣的濃度分別為1 mol•L^-1、3mol•L^-1，平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率為30%，則平衡時氨氣的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{3}{17}$；此時將溫度升高至 600℃，逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率增大（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），達到新平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率減�。�
（2）在硝酸生產(chǎn)過程中所排放出來的氣體含有 NO₂會污染環(huán)境，現(xiàn)用氨催化還原法將 NO₂轉(zhuǎn)化為無毒氣體直接排入空氣中，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：8NH₃+6NO₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$7N₂+12H₂O．

Answer 1

分析 （1）相同條件下，氣體摩爾體積相等，氣體的物質(zhì)的量之比等于其體積之比還等于其濃度之比，
               N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃
開始（mol•L^-1）   1   3       0
反應(yīng)（mol•L^-1） 0.3  3×30%   0.6
平衡（mol•L^-1） 0.7  2.1     0.6
則平衡時混合氣體濃度為（0.7+2.1+0.6）mol/L=3.4mol/L，
氨氣的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{0.6mol/L}{3.4mol/L}×100%$；
升高溫度，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；
（2）根據(jù)題意知，在催化劑條件下，二氧化氮和氨氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮氣和水．

解答 解：（1）相同條件下，氣體摩爾體積相等，氣體的物質(zhì)的量之比等于其體積之比還等于其濃度之比，
               N₂+3H₂$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃
開始（mol•L^-1）   1   3       0
反應(yīng)（mol•L^-1） 0.3  3×30%   0.6
平衡（mol•L^-1） 0.7  2.1     0.6
則平衡時混合氣體濃度為（0.7+2.1+0.6）mol/L=3.4mol/L，
氨氣的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{0.6mol/L}{3.4mol/L}×100%$=$\frac{3}{17}$；
升高溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率都增大，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，
故答案為：$\frac{3}{17}$；增大；減��；
（2）根據(jù)題意知，在催化劑條件下，二氧化氮和氨氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮氣和水，
反應(yīng)方程式為8NH₃+6NO₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$7N₂+12H₂O，故答案為：8NH₃+6NO₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$7N₂+12H₂O．

點評 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計算、化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)方程式的書寫等知識點，為高頻考點，熟悉三段式解題方法是解本題關(guān)鍵，知道溫度對反應(yīng)速率影響原理，題目難度不大．