Question

【題目】以下是處于研究階段的“人工固氮”的新方法。N2在催化劑表面與水發(fā)生反應：2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g) +3O2(g) △H=+1530.4 kJ/mol，完成下列填空：

(1)該反應平衡常數的表達式K=______________。

(2)上述反應達到平衡后，保持其他條件不變，升高溫度，重新達到平衡時_______。

a. 平衡常數K增大 b. H2O的濃度減小

c. 容器內的壓強增大 d. v逆(O2)減小

(3)部分實驗數據見下表（條件：2 L容器、催化劑、光、N21 mol、水3 mol、反應時間3 h）：

序號	第一組	第二組	第三組	第四組
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/(10-6mol)	4.8	5.9	6.0	2.0

第四組容器中3小時內以NH3表示的平均反應速率是______________。第四組容器內NH3生成量最小的可能原因是__________________。

(4)若用該反應進行工業(yè)生產，請選擇適宜的條件________________。(答兩條)

(5)工業(yè)合成氨時，合成塔中每產生1 mol NH3，放出46.1 kJ的熱量，則工業(yè)合成氨的熱化學方程式是_____________________。

(6)已知：N2(g) 2N(g) H2(g) 2H(g)，則斷開1 mol N－H鍵所需的能量是_______kJ。

Answer 1

【答案】 ac 3.33×10-7 mol/(L·h) 催化劑在80℃活性減小，反應速率反而減慢 選擇高效催化劑、提高溫度、及時將產物移出反應容器 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2 kJ/mol 391

【解析】

(1)化學平衡常數K等于可逆反應達到平衡狀態(tài)時各種生成物濃度冪之積與各種反應物濃度冪之積的比；

(2)該反應的正反應是吸熱反應，利用溫度對化學平衡移動的影響分析；

(3)第四組容器中3小時內以NH3表示的平均反應速率v=；催化劑的催化作用是在一定溫度范圍內，溫度過高或過低都導致催化劑催化效果降低；

(4)該反應是一個反應前后氣體體積增大的吸熱反應，選擇合適的催化劑、提高溫度或減少生成物濃度都影響該反應；

(5)合成塔中每產生1 mol NH3，放出46.1 kJ的熱量，則生成2 mol氨氣放出92.2 kJ熱量；

(6)反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能。

(1)可逆反應2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g) +3O2(g)的化學平衡常數K=；

(2)a. 該反應的正反應為吸熱反應，升高溫度，化學平衡正向移動，平衡常數增大，a正確；

b. H2O是液體，物質的濃度恒定不變，b錯誤；

c. 升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，氣體的物質的量增大，由于容器的容積恒定不變，所以容器內的氣體的壓強增大，c正確；

d. 升高溫度，物質分子內能增加，分子之間碰撞次數增加，活化分子數增加，活化分子百分數增大，導致v逆(O2)增大，d錯誤；

故合理選項是ac；

(3)由3小時內根據NH3濃度的變化量，得v(NH3)==3.33×10-7 mol/(Lh)，第四組溫度最高但達到平衡時，氨氣的物質的量最小，可能是催化劑在80℃活性降低，反應速率反而減慢；

(4)進行工業(yè)生產，要反應速率快，轉化率高，從速率方面考慮應選擇高效催化劑、提高溫度，從轉化率方面考慮應及時將產物移出反應容器；

(5)合成塔中每產生1 mol NH3，放出46.1 kJ的熱量，則生成2 mol氨氣放出92.2 kJ熱量，該反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2 kJ/mol；

(6)反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能，設N-H的鍵能為x，則945.8 kJ/mol+3×436 kJ/mol -6x=-92.2 kJ/mol，解得x=391 kJ/mol。