Question

6．工業(yè)合成氨反應(yīng)：N₂+3H₂?2NH₃是一個(gè)放熱的可逆反應(yīng)，反應(yīng)條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑．
（1）已知1mol N₂完全反應(yīng)生成NH₃可放出92kJ熱量．如果將1mol N₂和3mol H₂混合，使其充分反應(yīng)，放出的熱量總小于上述數(shù)值，其原因是合成氨是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化．
（2）實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)合成氨時(shí)，在容積為2L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)經(jīng)過(guò)10min后，生成10mol NH₃，則用N₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.25mol/（L•min）．
（3）一定條件下，當(dāng)合成氨的反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是ac．
a．正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等         b．正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為0
c．該條件下，N₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值    d．N₂和H₂的濃度相等
e．N₂、H₂和NH₃的體積分?jǐn)?shù)相等        f．恒容時(shí)體系密度保持不變
（4）在四個(gè)不同容器中，不同條件下進(jìn)行合成氨反應(yīng)．根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)定的結(jié)果，判斷該反應(yīng)的速率由大到小的順序是A＞C=D＞B（用編號(hào)填寫）．
A．V（NH₃）=0.5mol•L^-1-•min^-1           B．V（H₂）=0.3mol•L^-1-•min^-1
C．V（N₂）=0.2mol•L^-1-•min^-1　　 　　   D．V（H₂）=0.01mol•L^-1-•s^-1
（5）如圖所示是實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的裝置和選用的試劑，其中正確的是（2）（4）．

Answer 1

分析 （1）合成氨是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化；
（2）根據(jù)v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$結(jié)合反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比求算；
（3）化學(xué)平衡狀態(tài)是正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度保持不變的狀態(tài)，反應(yīng)達(dá)到最大限度，據(jù)此分析；
（4）同一化學(xué)反應(yīng)中，同一時(shí)間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比；先把不同物質(zhì)的反應(yīng)速率換算成同一物質(zhì)的反應(yīng)速率進(jìn)行比較，從而確定選項(xiàng)，注意單位是否相同；
（5）（1）氯化銨不穩(wěn)定受熱易分解，但是氨氣與氯化氫遇冷又極易反應(yīng)生成氯化銨固體；
（2）CaO遇水生成Ca（OH）₂，同時(shí)放出大量熱量，有利于氨氣的生成；
（3）固體加熱制氣體時(shí)，試管口應(yīng)略向下傾斜；
（4）濃氨水易揮發(fā)，加熱能夠促進(jìn)氨氣的逸出．

解答 解：（1）合成氨是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，所以將1mol N₂和3mol H₂混合，使其充分反應(yīng)，放出的熱量總小于上述數(shù)值
故答案為：合成氨是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化；
（2）v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{10mol}{2L}}{10min}$=0.5mol/（L•min），又反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比，所以v（N2）=$\frac{1}{2}$v（NH3）=$\frac{1}{2}$×0.5mol/（L•min）=0.25mol/（L•min），
故答案為：0.25mol/（L•min）；
（3）a．正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確； 
b．正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為0，是指反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的狀態(tài)，反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
c．N₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確； 
d．N₂和H₂的濃度相等，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤； 
e．N₂、H₂和NH₃的體積分?jǐn)?shù)相等，與平衡狀態(tài)無(wú)關(guān)，故錯(cuò)誤；
f．因?yàn)榉磻?yīng)前后質(zhì)量不變，則恒容時(shí)體系密度一直保持不變，與平衡狀態(tài)無(wú)關(guān)，故錯(cuò)誤；
故答案為：ac；
（4）反應(yīng)為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），以氫氣的反應(yīng)速率為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷；
A、V（NH₃）=0.5mol/（L•min），反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以ν（H₂）=0.75mol/（L•min）；
B、ν（H₂）=0.3mol/（L•min）；
C、ν（N₂）=0.2mol/（L•min），反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以ν（H₂）=0.6mol/（L•min）；
D、ν（H₂）=0.01mol/（L•S）=0.6mol/（L•min）．
所以該反應(yīng)的速率由大到小的順序是A＞C=D＞B；
故答案為：A＞C=D＞B；
（5）（1）氯化銨不穩(wěn)定受熱易分解，但是氨氣與氯化氫遇冷又極易反應(yīng)生成氯化銨固體，不能用于制備氨氣，故錯(cuò)誤；
（2）向CaO中滴加濃氨水，CaO遇水生成Ca（OH）₂，同時(shí)放出大量熱量，有利于濃氨水中的氨氣逸出，故正確；
（3）固體加熱制氣體時(shí)，試管口應(yīng)略向下傾斜，使產(chǎn)生的水能夠流出，以免損壞試管，所以利用氯化銨和氫氧化鈣固體加熱制取氨氣需試管口應(yīng)略向下傾斜，故錯(cuò)誤；
（4）濃氨水易揮發(fā)，加熱能夠促進(jìn)氨氣的逸出，可以用來(lái)制備氨氣，故正確；
故選：（2）（4）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了可逆反應(yīng)的焓變、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算及大小比較、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷以及氨氣的實(shí)驗(yàn)室制備方法，掌握氨氣的制備原理和化學(xué)性質(zhì)是解答的關(guān)鍵，題目難度不大．