Question

12．目前广泛使用的工业合成氨方法是用氮气和氢气在一定条件下化合．
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）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
（1）写出工业合成氨的热化学方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol．
（2）实验室模拟合成氨，在2L密闭容器中投入1molN₂ 和3mol H₂，容器中氨气的体积分数随时间变化如图所示．则0～10min，NH₃的平均速率为0.04mol/（L•min）；达平衡时，N₂的转化率为40%．
（3）若在（2）达平衡后，保持容器体积及温度不变，移走0.5molNH₃，再达平衡时，N₂的体积分数将增大，平衡常数不变（填“增大”“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律计算焓变书写热化学方程式，a、N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
b、4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
c、2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
则反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可以是：a+$\frac{3}{2}$×b-$\frac{1}{2}$×c得到；
（2）根据三行式计算反应速率和转化率，v=$\frac{△c}{△t}$，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（3）根据影响化学平衡移动的因素以及影响K的因素来回答即可，平衡常数只受温度的影响；

解答 解：（1）已知：a、N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
b、4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol
c、2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
则反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可以是：a+$\frac{3}{2}$×b-$\frac{1}{2}$×c得到，所以△H=180.5kJ/mol+$\frac{3}{2}$×（-905kJ/mol）-$\frac{1}{2}$×（-483.6kJ/mol）=-92.4kJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol；
②在2L密闭容器中投入1molN₂和3molH₂，平衡时，容器中氨气的体积分数是25%，设氮气的变化量是x，则
               N₂+3H₂?2NH₃，
起始量（mol） 0.5   1.5    0
变化量（mol） x     3x    2x
平衡量（mol）0.5-x 1.5-3x 2x
容器中氨气的体积分数是25%，得到$\frac{2x}{0.5-x+1.5-3x+2x}$×100%=25%，解得x=0.2mol/L，
N₂的转化率=$\frac{0.2}{0.5}$×100%=40%；则0～10min，NH₃的平均速率为$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min）．
故答案为：0.04mol/（L•min）；40%；
③若在②达平衡后，保持容器体积及温度不变，移走0.5molNH₃，压强减小，平衡逆向移动，再达平衡时，N₂的体积分数将增大，平衡常数只受温度的影响，温度不变，K不变，
故答案为：增大；不变．

点评 本题涉及热化学中盖斯定律的应用以及化学反应速率、平衡的计算等知识，属于综合知识的考查，难度不大．