Question

（2010?天河區(qū)一模）工業(yè)上合成氨是在一定條件下進行如下反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），其部分工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
則N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的△H=

-92.4kJ/mol

．
（2）如果工業(yè)上，在一定溫度下，將1.5molN₂ 氣體和6molH₂ 氣體通入到體積為1升的密閉容器中．當反應達到平衡時，容器內氣體的壓強為起始時的80%，則氮氣的轉化率為

50%

．該反應的平衡常數(shù)表達式為

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

，改變下列條件，能使平衡向正反應方向進行且平衡常數(shù)不變的是

①②

①增大壓強  ②增大反應物的濃度    ③使用催化劑   ④降低溫度
（3）可以用氯氣來檢驗輸送氨氣的管道是否漏氣，如果漏氣則會有白煙（成份為氯化銨）生成．該反應的化學方程式為：

8NH₃+3Cl₂=N₂+6NH₄Cl

．
（4）假如該廠生產(chǎn)的氨水的pH=a，加入相同體積的鹽酸時，溶液呈中性，則此鹽酸的pH

小于

14-a（填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計算．
（2）根據(jù)壓強之比等于物質的量之比計算出平衡后，混合氣體的物質的量，利用差量法計算參加反應的氮氣的物質的量，根據(jù)轉化率定義計算氮氣的轉化率；
平衡常數(shù)指生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡常數(shù)不變，溫度不能變化，結合反應特點，根據(jù)外界條件對平衡的影響具體分析判斷．
（3）反應有氯化銨生成，氯元素的化合價降低，根據(jù)氧化還原反應，可知氮元素被氧化為氮氣，根據(jù)氧化還原反應配平寫出方程式．
（4）混合呈中性，則氯離子的濃度等于銨根離子濃度，由于一水合氨是弱電解質，所以氨水的濃度大于10^-14+a，所以鹽酸氯離子的濃度大于大于10^-14+a，即鹽酸中氫離子濃度大于10^-14+a．

解答：解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
由蓋斯定律，①+③×

3

2

-②×

1

2

得，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol．
故答案為：-92.4kJ/mol．
（2）反應達到平衡時，容器內氣體的壓強為起始時的80%，所以平衡時混合氣體的物質的量為
（1.5mol+6mol）×80%=6mol．
對于反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）   物質的量減少△n
         1                              2
       0.75mol                      （1.5mol+6mol）-6mol=1.5mol
所以平衡時氮氣的轉化率為

0.75mol

1.5mol

×100%=50%．
平衡常數(shù)指生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，所以對于：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的反應平衡常數(shù)k=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

．
①反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡向氣體體積減小方向移動，即向正反應移動，平衡常數(shù)不變，故①正確；
②增大反應物的濃度，平衡向正反應移動，平衡常數(shù)不變，故②正確；
③使用催化劑，加快反應速率，平衡不移動，故③錯誤；
④合成氨是放熱反應，降低溫度，平衡向放熱反應方向移動，即向正反應移動，但平衡常數(shù)增大，故④錯誤．
故答案為：50%；

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；①②．
（3）反應有氯化銨生成，氯元素的化合價降低，根據(jù)氧化還原反應，可知氮元素被氧化為氮氣，反應方程式為
8NH₃+3Cl₂=N₂+6NH₄Cl．
故答案為：8NH₃+3Cl₂=N₂+6NH₄Cl．
（4）混合呈中性，則氯離子的濃度等于銨根離子濃度．pH=a的氨水，由于一水合氨是弱電解質，所以氨水的濃度大于
10^-14+a，由于等體積混合，所以鹽酸氯離子的濃度大于10^-14+a，即鹽酸中氫離子濃度大于10^-14+a．所以鹽酸的pH＜14-a．
故答案為：小于．

點評：題目綜合性較大，涉及蓋斯定律、化學平衡計算、平衡移動、氧化還原反應、溶液pH等，難度中等，注意（4）中氫離子濃度的判斷，一水合氨是弱電解質，氨水的濃度遠大于氫氧根濃度．