Question

14．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），
（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）═2H₂（g）△H=-483.6kJ/mol
則N₂（g）+2H₂?2NH₃（g）的△H=-92.4kJ/mol；
（2）?一定溫度下，將2mol N₂和6mol H₂通入到體積為1升的密閉容器中，達到平衡后，容器內壓強為起始的75%，則其平衡常數為0.15（結果保留兩位小數）．
?某時刻A的濃度為0.2mol/L，B的濃度為0.5mol/L，C的濃度為0.5mol/L，則此時反應向逆反應方向進行
（3）如圖所示，在甲、乙兩容器中分別充入1molN₂和3molH₂，甲、乙初始容積、初始溫度相等，反應過程中溫度不變．平衡后，甲乙兩容器中H₂的轉化率分別為a和b，則a、b大小關系為a＜b
（4）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生成．該反應的化學方程式為8NH₃+3Cl₂═N₂+6NH₄Cl．

Answer 1

分析 （1）根據已知方程式構建目標方程式，根據蓋斯定律計算△H；
（2）根據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，利用三段式求解各物質的量，平衡常數指生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，結合相關數據計算，某時刻A的濃度為0.2mol/L，B的濃度為0.5mol/L，C的濃度為0.5mol/L，計算其Q_C與平衡常數的大小，據此判斷平衡移動的方向；
（3）乙平衡時體積縮小，相當于甲平衡時增大壓強；
（4）氨氣和氯氣反應生成的白煙是氯化銨的固體，氯元素的化合價降低，根據氧化還原反應，可知氮元素被氧化為氮氣，根據氧化還原反應配平寫出方程式．．

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×$\frac{3}{2}$-②×$\frac{1}{2}$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75%，所以平衡時混合氣體的物質的量為
（2mol+6mol）×75%=6mol．
對于反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 物質的量減少△n
                   1          3              2                        2                                    
 起始         2mol      6mol                        
變化         1mol          3mol                  （2mol+6mol）-6mol=2mol                                                  
終了         1mol           3mol      2mol
平衡常數指生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，體積為1升，所以對于：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的反應平衡常數k=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{{2}^{2}}{1×{3}^{3}}$=$\frac{4}{27}$≈0.15，
某時刻A的濃度為0.2mol/L，B的濃度為0.5mol/L，C的濃度為0.5mol/L，則此時Q_C=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{5}^{2}}{0.2×0．{5}^{3}}$=10＞K，平衡逆向移動，
故答案為：0.15；逆反應方向；
（3）乙平衡時體積縮小，相當于甲平衡時增大壓強，反應速率加快，達平衡時縮短，氫氣的轉化率增加，所以甲乙兩容器中H₂的轉化率為a＜b，
故答案為：a＜b；
（4）氯氣和氨氣，氯元素的化合價降低，根據氧化還原反應，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．

點評 本題考查蓋斯定律、化學平衡計算、平衡移動、氧化還原反應等知識，側重于化學平衡移動的綜合考查，題目難度中等．