Question

（5分）氨气在农业和国防工业都有很重要的作用，历史上诺贝尔化学奖曾经有3次颁给研究氮气与氢气合成氨的化学家。

（1）右图表示温度为T K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化， 写出该反应的热化学方程式 。

（2）已知在TK温度下合成氨反应在2.00L的密闭容器中进行。得到如下数据：

时间（h） 物质的量（mol）		0	1	2	3	4
N2		1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2		4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3		0.00	0.20	n2	1.00	1.00

 

根据表中数据计算：

①0~1h内N2的平均反应速率为 mol/(L·h)。

②反应进行到2h时放出的热量为 kJ。

③此条件下，反应：N2 + 3H2 2NH3 的化学平衡常数K = （保留两位小数）。

④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1mol，化学平衡移动的方向是 （填“正反应”或“逆反应”或“不移动”）。

 

Answer 1

（5分）（1）N2(g)+3H2(g)====2NH3(g) △H=-92 kJ·mol–1 （无条件不扣分）

（2）① 0.05 ② 27.6kJ ③ 0.15 ④正反应

【解析】

试题分析：（1）由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，△H=508-600=-92 kJ·mol–1 ，所以该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)====2NH3(g) △H=-92 kJ·mol–1 ；

（2）①0~1h内，氢气的浓度减少(4.5-4.2)mol/2.00L=0.15mol/L，所以氮气的浓度减少0.05mol/L，则0~1h内N2的平均反应速率为0.05 mol/(L·h)；

②反应进行到2h时，消耗氮气0.3mol，所以放出的热量是0.3mol×92 kJ·mol–1=27.6kJ；

③反应进行到3h时达平衡状态，此时c（NH3）=0.5mol/L，c(N2)= 0.5mol/L，c(H2)=1.5 mol/L，所以化学平衡常数K= c2（NH3）/ c(N2)·c3(H2)=0.15；

④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1mol，此时c（NH3）=1.0mol/L，c(N2)= 1.0mol/L，c(H2)=2.0 mol/L，c2（NH3）/ c(N2)·c3(H2)=0.125<K，所以平衡向正反应方向移动。

考点：考查对图像的分析，化学反应的热效应的判断，反应速率的计算，平衡常数的计算，平衡常数的应用