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16.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题.
(1)下表列举了不同温度下大气固氮的部分K值.
反应大气固氮
N2(g)+O2(g)?2NO(g)
温度/℃272000
K3.84×10-310.1
①分析数据可知:大气固氮反应属于吸热(填“吸热”或“放热”)反应.
②分析数据可知:人类不适合大规模模拟大气固氮的原因K值小,正向进行的程度小(或转化率低),不适合大规模生产.
(2)工业固氮反应是:N2 (g)+3H2 (g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol.在相同温度下,体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中可发生上述可逆反应,测得反应的有关数据如下:
容器
编号
起始时各物质物质的量/mol达平衡时体系的
能量变化
N2H2NH3
a130放热23.1kJ
b0.61.80.8吸热Q kJ
①容器a达平衡时N2的平衡浓度c(N2)=3mol/L.
②容器b达平衡时NH3的平衡浓度c(NH3)=2mol/L.
③下列叙述正确的是AB.
A.容器a达平衡时NH3的物质的量是0.5mol
B.容器b开始是向合成氨的逆反应方向进行
C.若容器a体积变为0.2L,则达平衡时放出的热量小于23.1kJ
D.不能利用已知数据计算容器b的平衡常数
(3)近年,又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路,反应原理为:2N2(g)+6H2O(1)?4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=+1530 kJ•mol-1
(已知:N2 (g)+3H2 (g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)?2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1

分析 (1)①温度越高,K越大,说明升高温度,平衡正移;
②K值很小,转化率很小;
(2)从等效平衡的角度分析,0.6molN2、1.8molH2和0.8molNH3相当1molN2、3molH2,在相同条件下处于相同平衡状态,所以平衡时两个容器内N2的平衡浓度c(N2)和NH3的平衡浓度c(NH3)相等,据此分析计算;
(3)已知:①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)?2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
由盖斯定律:①×2-②×3得2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g),据此分析.

解答 解:(1)①由表格数据可知,温度越高,K越大,说明升高温度,平衡正移,则正反应方向为吸热反应,故答案为:吸热;
②由表格数据可知,2000℃时,K=0.1,K值很小,则转化率很小,不适合大规模生产,所以人类不适合大规模模拟大气固氮,
故答案为:K值小,正向进行的程度小(或转化率低),不适合大规模生产;
(2)从等效平衡的角度分析,0.6molN2、1.8molH2和0.8molNH3相当1molN2、3molH2,在相同条件下处于相同平衡状态,所以平衡时两个容器内N2的平衡浓度c(N2)和NH3的平衡浓度c(NH3)相等;
则     N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
初始:1      3       0         92.4kJ
变化:0.25  0.75    0.5        23.1kJ 
平衡:0.75   2.25    0.5
①所以容器a达平衡时N2的平衡浓度c(N2)=$\frac{0.75mol}{0.25L}$=3mol/L,故答案为:3mol/L;
②所以容器b达平衡时NH3的平衡浓度c(NH3)=$\frac{0.5mol}{0.25L}$=2mol/L,故答案为:2mol/L;
③A.根据以上分析,容器a达平衡时NH3的物质的量是0.5mol,故正确;
B.根据以上分析,平衡时NH3的物质的量是0.5mol,所以容器b开始是向合成氨的逆反应方向进行,故正确;
C.若容器a体积变为0.2L,即减小体积,平衡向正反应方向移动,则达平衡时放出的热量大于23.1kJ,故错误;
D.因为a、b在相同条件下处于相同平衡状态,所以能利用已知数据计算容器b的平衡常数,故错误;
故选:AB;
(3)已知:①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)?2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
由盖斯定律:①×2-②×3得2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g),△H=(-92.4kJ•mol-1)×2-(-571.6kJ•mol-1)×3=+1530 kJ•mol-1
故答案为:+1530 kJ•mol-1

点评 本题考查了平衡常数的应用、合成氨反应的条件选择、影响化学平衡的因素、盖斯定律的应用等,题目难度中等,侧重于基础知识的综合应用考查,注意把握K与温度的关系以及影响化学平衡的因素.

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