Question

（5分）氨氣在農(nóng)業(yè)和國防工業(yè)都有很重要的作用，歷史上諾貝爾化學獎曾經(jīng)有3次頒給研究氮氣與氫氣合成氨的化學家。

（1）右圖表示溫度為T K時氮氣與氫氣合成氨反應過程中的能量變化， 寫出該反應的熱化學方程式 。

（2）已知在TK溫度下合成氨反應在2.00L的密閉容器中進行。得到如下數(shù)據(jù)：

時間（h） 物質(zhì)的量（mol）		0	1	2	3	4
N2		1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2		4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3		0.00	0.20	n2	1.00	1.00

 

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算：

①0~1h內(nèi)N2的平均反應速率為 mol/(L·h)。

②反應進行到2h時放出的熱量為 kJ。

③此條件下，反應：N2 + 3H2 2NH3 的化學平衡常數(shù)K = （保留兩位小數(shù)）。

④反應達到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2和NH3各1mol，化學平衡移動的方向是 （填“正反應”或“逆反應”或“不移動”）。

 

Answer 1

（5分）（1）N2(g)+3H2(g)====2NH3(g) △H=-92 kJ·mol–1 （無條件不扣分）

（2）① 0.05 ② 27.6kJ ③ 0.15 ④正反應

【解析】

試題分析：（1）由圖可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，該反應是放熱反應，△H=508-600=-92 kJ·mol–1 ，所以該反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)====2NH3(g) △H=-92 kJ·mol–1 ；

（2）①0~1h內(nèi)，氫氣的濃度減少(4.5-4.2)mol/2.00L=0.15mol/L，所以氮氣的濃度減少0.05mol/L，則0~1h內(nèi)N2的平均反應速率為0.05 mol/(L·h)；

②反應進行到2h時，消耗氮氣0.3mol，所以放出的熱量是0.3mol×92 kJ·mol–1=27.6kJ；

③反應進行到3h時達平衡狀態(tài)，此時c（NH3）=0.5mol/L，c(N2)= 0.5mol/L，c(H2)=1.5 mol/L，所以化學平衡常數(shù)K= c2（NH3）/ c(N2)·c3(H2)=0.15；

④反應達到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2和NH3各1mol，此時c（NH3）=1.0mol/L，c(N2)= 1.0mol/L，c(H2)=2.0 mol/L，c2（NH3）/ c(N2)·c3(H2)=0.125<K，所以平衡向正反應方向移動。

考點：考查對圖像的分析，化學反應的熱效應的判斷，反應速率的計算，平衡常數(shù)的計算，平衡常數(shù)的應用