Question

Ⅱ．據(jù)報(bào)道，在一定條件下，N₂在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng)，主要產(chǎn)物為NH₃，相應(yīng)的反應(yīng)方程式為：2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=Q．

（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

．
（2）取五份等體積N₂和H₂O的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入體積相同的恒玉密閉容器中，在溫度不相同的情況下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)φ（N₂）與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線(xiàn)如圖1所示，則上述反應(yīng)的Q

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）若上述反應(yīng)在有人化劑的情況下發(fā)生，則圖2所示的a、b、c、d四條曲線(xiàn)中，能表示反應(yīng)體系能量變化的是

 

（選填字母代號(hào)），圖中△H的絕對(duì)值為1530kJ?mol^-1．
Ⅲ．目前工業(yè)合成氨的原理是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ?mol^-1．
回答下列問(wèn)題：
（1）結(jié)合Ⅱ中數(shù)據(jù)，則2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）的△H=

 

．
（2）在一定溫度下，將1mol N₂和3mol H₂混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得氣體總物質(zhì)的量為2.8mol．
①達(dá)平衡時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率α₁=

 

．
②在相同條件下，若起始時(shí)只將NH₃置于該容器中，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH₃的轉(zhuǎn)化率為α₂，當(dāng)α₁+α₂=1時(shí)，則起始時(shí)NH₃的物質(zhì)的量n（NH₃）=

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,反應(yīng)熱和焓變

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；
（2）曲線(xiàn)的變化先增大后變�。�我們知道溫度升高反應(yīng)速率加快．在此題中，反應(yīng)相同時(shí)間，低溫下的兩點(diǎn)是未達(dá)到平衡的兩點(diǎn)，隨溫度的升高，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)隨溫度升高而變大，曲線(xiàn)的最高點(diǎn)是某溫度下達(dá)到平衡的點(diǎn)，之后的兩點(diǎn)，皆是平衡后的氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)，且隨溫度升高而降低，則生成氨氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（3）根據(jù)（2）的結(jié)論，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，應(yīng)從c、d曲線(xiàn)中找答案，使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能；
Ⅲ．（1）根據(jù)蓋斯定律求出目標(biāo)反應(yīng)方程式，求出反應(yīng)熱；
（2）根據(jù)差量法求出參加反應(yīng)的H₂，然后求出轉(zhuǎn)化率；
（3）根據(jù)題意可以判斷出是從正逆兩個(gè)方向建立的平衡，由此推斷出起始時(shí)NH₃的物質(zhì)的量為2mol．

解答： 解：（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c4(NH3)c3(O2)

C2(N2)C6(H2O)

，故答案為：

c4(NH3)c3(O2)

C2(N2)C6(H2O)

；
（2）曲線(xiàn)的變化先增大后變�。�我們知道溫度升高反應(yīng)速率加快．在此題中，反應(yīng)相同時(shí)間，低溫下的兩點(diǎn)是未達(dá)到平衡的兩點(diǎn)，隨溫度的升高，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)隨溫度升高而變大，曲線(xiàn)的最高點(diǎn)是某溫度下達(dá)到平衡的點(diǎn)，之后的兩點(diǎn)，皆是平衡后的氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)，且隨溫度升高而降低，則生成氨氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即此反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即Q＜0，故答案為：＜；
（3）根據(jù)（2）的結(jié)論，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，應(yīng)從c、d曲線(xiàn)中找答案，使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，因此應(yīng)該選d；
故答案為：d．
Ⅲ．（1）2N₂（g）+6H₂O（g）═4NH₃（g）+3O₂（g）△H=-1530kJ?mol^-1 ①
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ?mol^-1 ②
根據(jù)蓋斯定律：②×

2

3

-①×

1

3

，得：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=2/3×（-93 kJ?mol^-1）-1/3×（-1530 kJ?mol^-1）=-572kJ?mol^-1；
故答案為：-572kJ?mol^-1；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△n
      1       3         2        2
             1.8mol          （4-2.8）mol
 H₂的轉(zhuǎn)化率α₁為轉(zhuǎn)化率為

1.8mol

3mol

×100%=60%；
故答案為：60%；
②根據(jù)題意可以判斷出是從正逆兩個(gè)方向建立的平衡，由此推斷出起始時(shí)NH₃的物質(zhì)的量為2mol，所以起始時(shí)NH₃的物質(zhì)的量2mol，故答案為：2．

點(diǎn)評(píng)：本題以人工固氮為載體來(lái)考查化學(xué)反應(yīng)原理中的電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)的限度（平衡態(tài)的建立、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)平衡與反應(yīng)熱），難度中等．