Question

19．氮的固定一直是科學家研究的重要課題，合成氨則是人工固氮比較成熟的技術，其原理為N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃（g）△H．
（1）已知每破壞1mol有關化學鍵需要的能量如表：

H-H	N-H	N-N	N
435.9KJ	390.8KJ	192.8KJ	945.8KJ

則△H=-91.3KJ/mol．
（2）在恒溫、恒壓容器中，氨體積比1：3加入N₂和H₂進行合成氨反應，達到平衡后，再向容器中充入適量氨氣，達到新平衡時，c（H₂）將不變（填“增大”“減小”或“不變”）
（3）在不同溫度、壓強和相同催化劑條件下，初始時N₂、H₂分別為0.1mol、0.3mol時，平衡后混合物中氨的體積分數(shù)（φ）如圖所示．
①其中，p₁、p₂和p₃由大到小的順序是p₁＞p₂＞p₃，其原因是溫度相同時，加壓平衡正向移動，故壓強越大平衡混合物中氨的體積分數(shù)越大．
②若分別用v_A（N₂）和v_B（N₂）表示從反應開始至達平衡狀態(tài)A、B時的化學反應速率，則v_A（N₂）＜ v_B（N₂）（填“＞”“＜”或“=”）
③若在250℃、p₁條件下，反應達到平衡時容器的體積為1L，則該條件下合成氨的平衡常數(shù)K=5925.9L²/mol²（保留一位小數(shù)）．
（4）H₂NCOONH₄是工業(yè)由氨氣合成尿素的中間產(chǎn)物．在一定溫度下、體積不變的密閉容器中發(fā)生反應：H₂NCOONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是①②③（填序號）．
①混合氣體的壓強不變
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的總物質的量不變
④混合氣體的平均相對分子質量不變
⑤NH₃的體積分數(shù)不變．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)△H=反應物鍵能和-生成物鍵能和求算；
（2）保持恒溫恒壓，將體積比1：3加入N₂和H₂充入一密閉容器中與起始時在該容器中充入適量氨氣，為等效平衡狀態(tài)；
（3）①由方程式N₂+3H₂?2NH₃可知，增大壓強，平衡正向移動，氨的體積分數(shù)越大；
②溫度越大，壓強越大，反應速率越大；
③化學平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應物濃度系數(shù)次冪乘積的比值；
（4）H₂NCOONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），反應物為固體，生成物為氣體，化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結論．

解答 解：（1）N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃（g）△H=反應物鍵能和-生成物鍵能和=945.8KJ/mol+3×435.9KJ/mol-6×390.8KJ/mol=-91.3KJ/mol，
故答案為：-91.3KJ/mol；
（2）保持恒溫恒壓，達到平衡后，再向容器中充入適量氨氣，在恒壓條件下與原平衡狀態(tài)相同，為等效平衡，平衡時兩種情況平衡狀態(tài)相同，各物質的含量不變，所以達到新平衡時，c（H₂）將不變，
故答案為：不變；
（3）①由N₂+3H₂?2NH₃可知，增大壓強，平衡正向移動，由圖象可知在相同溫度下，平衡后混合物中氨的體積分數(shù)（φ）為P₁＞P₂＞P₃，因此壓強關系是P₁＞P₂＞P₃，
故答案為：p₁＞p₂＞p₃；溫度相同時，加壓平衡正向移動，故壓強越大平衡混合物中氨的體積分數(shù)越大；
②溫度越大，壓強越大，反應速率越大，p₁＞p₂，由圖可知，B對應的溫度、壓強大，則反應速率大，
故答案為：＜；
③N₂+3H₂?2NH₃
開始 0.1    0.3        0
轉化 x    3x           2x
平衡 0.1-x  0.3-3x       2x      $\frac{2x}{0.1-x+0.3-3x+2x}$=0.667，x=0.08
K=$\frac{{C}^{2}（N{H}_{3}）}{C（{N}_{2}）×{C}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.16×0.16}{0.02×（0.06）^{3}}$=5925.9L²/mol²，
故答案為：5925.9L²/mol²；
（4）H₂NCOONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），
①該反應為氣體體積增大的反應，反應過程中壓強逐漸增大，當壓強不變時，表明正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，故①正確；
②由于H₂NCOONH₄是固體，沒有達到平衡狀態(tài)前，氣體質量會變化，容器體積不變，密度也會發(fā)生變化，所以密度不變，達到了平衡狀態(tài)，故②正確；
③由于H₂NCOONH₄是固體，生成物全部為氣體，氣體的物質的量在增加，當混合氣體的總物質的量不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故③正確；
④混合氣體的平均相對分子質量=$\frac{混合氣體的質量總和}{混合氣體的物質的量總和}$，混合氣體的質量恒等于H₂NCOONH₄（s）分解的質量，氣體的物質的量為分解的H₂NCOONH₄（s）的三倍，混合氣體的平均相對分子質量不變恒不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故④錯誤；
⑤因反應物（NH₂COONH₄）是固體物質，所以密閉容器中NH₃的體積分數(shù)始終不變，故⑤錯誤；
故答案為：①②③．

點評 本題考查化學平衡的影響因素、化學平衡的標志、平衡常數(shù)計算等問題，題目難度中等．側重考查學生分析和解決問題的能力，（4）達到平衡狀態(tài)的標志判斷為易錯點．