Question

氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．在壓強(qiáng)為30MPa時(shí)，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)如下：

溫度/℃	200	300	400	500	600
氨含量/%	89.9	71.0	47.0	26.4	13.8

請(qǐng)回答：
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)是

 

反應(yīng)．（“吸熱”或“放熱”）
（2）在一定溫度下，將2mol N₂和6mol H₂通入到體積為2L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃，2min達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，H₂轉(zhuǎn)化率是50%，該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

（用分?jǐn)?shù)表示）；欲使K增大，可以采取的措施是

 

．
（3）從化學(xué)平衡移動(dòng)的角度分析，提高H₂轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是

 

（選填序號(hào)字母）
a、及時(shí)分離出NH₃
b、升高溫度
c、增大壓強(qiáng)             
d、使用催化劑
（4）NH₃也能分解為N₂和H₂，在相同條件下，測(cè)得分解后混合氣體密度為分解前的

2

3

，則氨的分解率為

 

．
（5）根據(jù)圖的能量變化，求下列反應(yīng)的反應(yīng)熱．
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（l）△H=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析判斷，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說(shuō)明升溫平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（3）提高H₂轉(zhuǎn)化率可以采取的措施，平衡正向進(jìn)行，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析判斷；
（4）相同條件下，密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，混合氣體總質(zhì)量不變，分解后混合氣體密度為分解前的

2

3

，則分解后混合氣體總物質(zhì)的量為分解前的

3

2

倍，假設(shè)分解前NH₃為1mol，發(fā)生分解的NH₃為xmol，根據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算解答；
（5）圖象分析結(jié)合熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法寫(xiě)出，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)反應(yīng)的焓變，生成1mol液態(tài)氨氣放熱（a-b-c）KJ．

解答： 解：（1）圖表數(shù)據(jù)分析判斷，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說(shuō)明升溫平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
（2）2min達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，H₂轉(zhuǎn)化率是50%，則消耗的H₂的物質(zhì)的量為3mol，
               N₂ +3H₂ ?2NH₃，
開(kāi)始（mol/L）：1      3     0
變化（mol/L）：0.5    1.5   1
平衡（mol/L）：0.5    1.5   1
答：H₂的平均反應(yīng)速率為3mol∕L．s．
化學(xué)平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

=

12

0.5×1．53

=

16

27

；
俗使K增大，則平衡正向移動(dòng)，而該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以降低溫度，平衡向放熱的方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，
故答案為：

16

27

；降低溫度；
（3）反應(yīng)為N₂+3H₂?2NH₃ △H＜0，提高H₂轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則
a．及時(shí)分離出NH₃，平衡正向移動(dòng)，H₂轉(zhuǎn)化率提高，故a正確；
b．升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，即逆反應(yīng)方向移動(dòng)，H₂轉(zhuǎn)化率降低，故b錯(cuò)誤； 
c．增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減少的方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，H₂轉(zhuǎn)化率提高，故c正確； 
d．使用催化劑，平衡不移動(dòng)，H₂轉(zhuǎn)化率不變，故d錯(cuò)誤；
故選：ac；
（4）相同條件下，密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，混合氣體總質(zhì)量不變，分解后混合氣體密度為分解前的

2

3

，則分解后混合氣體總物質(zhì)的量為分解前的

3

2

倍，假設(shè)分解前NH₃為1mol，則分解后總物質(zhì)的量=1mol×

3

2

=1.5mol，則：
2NH₃=N₂+3H₂ 物質(zhì)的量增大
2             2
xmol          1.5mol-1mol=0.5mol
故2：2=xmol：0.5mol，解得x=0.5，
故氨氣的分解率=

0.5mol

1mol

×100%=50%，
故答案為：50%；
（5）圖象分析可知，生成1mol液態(tài)氨氣放熱（a-b-c）KJ，生成2mol氨氣放熱2（a-b-c）kJ，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（l）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1；
故答案為：-2（b+c-a）kJ?mol^-1或2（a-b-c）kJ?mol^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式有關(guān)計(jì)算，化學(xué)平衡計(jì)算應(yīng)用，難度不大，根據(jù)密度關(guān)系確定分解恰好氣體物質(zhì)的量關(guān)系是關(guān)鍵．