Question

氨氣是生產(chǎn)化肥、硝酸的重要原料，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)  ΔH =" -483.6" kJ/mol

3H₂ (g) + N₂ (g) 2NH₃ (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

計算斷裂1 mol 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)鍵鍵               （填“強”或“弱”），

（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)  ΔH =" +180.8" kJ/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             。

 

Answer 1

【答案】

（1）946 kJ/mol     強

（2）BC

（3）①逆向  ② 丙>甲=乙

【解析】

試題分析：（1）由反應(yīng)：3H₂ (g) + N₂ (g) 2NH₃ (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol，和題目中的條件，可以得到92.4=2×1173.2-436×3- N≡N鍵的鍵能，所以N≡N鍵的鍵能為

946 kJ/mol，所以斷裂1 mol N≡N鍵需要能量為946 kJ，鍵能大，分子就越穩(wěn)定，所以氮氣分子中化學(xué)鍵比氧氣分子中的化學(xué)鍵鍵強；

（2）A錯誤，由表可以看出在常溫下，大氣固氮的K為3.84×10^-31，即大氣固氮幾乎不可能進行，而工業(yè)固氮的K很大，只是說明該反應(yīng)的程度很大，并不能說明非常容易進行；大氣固氮的溫度達到2000K時，平衡常數(shù)仍然很小，所以人類大規(guī)模模擬大氣固氮是無意義的，故B正確；C也正確，因為從表中可以看出溫度越低，平衡常數(shù)越大，所以工業(yè)固氮溫度越低，氮氣與氫氣反應(yīng)越完全；K越大說明反應(yīng)的趨勢越大，并不能說明合成氨反應(yīng)的速率越大，故D錯誤，本題答案為BC；

（3）3H₂ (g) + N₂ (g)  2NH₃ (g)測得甲容器中H₂的轉(zhuǎn)化率為40%，即該反應(yīng)的

濃度次冪制備為Q=（0.4×2）²/[（3-0.4×3）³×（1-0.4×1）]=0.183，對于乙容器，

1×1/（0.5³×1.5）=5.333> Q，所以乙容器中反應(yīng)進行的方向為逆向；

將表全部轉(zhuǎn)化為只用氫氣和氮氣表示，即為

	N2	H2	NH3
甲	1	3	0
乙	1	3	0
丙	2	6	0

,對于并來說，相當(dāng)于增大了壓強，平衡向右移動，所以達平衡時，甲、乙、丙三容器中NH₃的體積分數(shù)大小順序為丙>甲=乙。

考點：化學(xué)平衡

點評：本題考查了化學(xué)平衡的相關(guān)計算，對該知識點的考查比較深入，該題信息量較大，難度比較大。