Question

【题目】氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．

（1）工业上利用N2和H2可以合成NH3，NH3又可以进一步制备肼（N2H4）等．已知：

N2（g）＋2O2（g）＝2NO2（g）ΔH＝＋67.7kJ·mol－1

N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－534.0kJ·mol－1

2NO2（g）N2O4（g）ΔH＝－52.7kJ·mol－1

写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氨气和气态水的热化学方程式________；

（2）在固定体积密闭容器中，进行如下化学反应：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）ΔH＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T／K	298	398	498
平衡常数K	4.1×105	K1	K2

①该反应的平衡常数表达式：K＝________；

②判断K1________K2（填写“＞”， “＝”或“＜”）；

③下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是________（填字母）．

a．v（N2）正＝3v（H2）逆

b．混合气体的密度保持不变

c．容器内压强保持不变

d．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2

e．N2和H2的转化率相等

f．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

（3）一定温度下，在1L密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应．若容器容积恒定，10min达到平衡时，气体的总物质的量为原来的，则该温度下的化学平衡常数K＝________（保留两位小数），以NH3表示该过程的反应速率v（NH3）＝________；

（4）实验室制取氨气的化学反应方程式________。

Answer 1

【答案】2N2H4（g）＋N2O4（g）＝3N2（g）＋4H2O ΔH＝－1083.0kJ·mol－1＞cf0.50（或50%）0.1mol·L－1·min－1Ca（OH）2＋2NH4C1CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

【解析】

(1)已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJmol-1，②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534.0kJmol-1，③2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－52.7kJ·mol－1，根据盖斯定律，②×2-①-③得2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) 故△H=2×(-534.0kJmol-1)-67.7kJmol-1-(－52.7kJmol-1)=-1073.2kJmol-1，故热化学方程式为2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1083kJmol-1，故答案为：2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1083kJmol-1；

(2)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0，平衡常数计算表达式k=，故答案为：；

②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，所以K1＞K2，故答案为：＞；

③a．不同物质表示速率之比等于系数之比不能说明到达平衡，当3v(N2)正=v(H2)逆说明反应达到平衡，故a错误；b．反应前后气体的质量不变，容器的体积不变，所以密度不变，所以混合气体的密度保持不变不能作为平衡的标志，故b错误；c．反应前后气体体积减小，若压强不变，说明反应达到平衡，故c正确；d．平衡时反应混合物中各组分的含量保持不变，但容器内N2、H2、NH3的浓度之比不一定为1：3：2，所以不能作为平衡的标志，故d错误；e．反应的N2和H2的物质的量之比为1:3，但起始时N2和H2的物质的量之比不一定为1:3，因此转化率不一定相等，故转化率相等不能说明达到平衡状态，故e错误；f．体系中气体的平均摩尔质量不再改变，说明气体的物质的量不变，因为该反应为气体的物质的量发生变化的反应，故平均摩尔质量不再改变，能够判断达到了平衡状态，故f正确；故选cf；

(3)在1L密闭容器中，充入1molN2和3molH2，一定条件下发生合成氨反应，10min时达到平衡，依据平衡三段式列式，设氮气转化的物质的量为x，

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0

起始量(mol) 1 3 0

变化量(mol) x 3x 2x

平衡量(mol)1-x 3-3x 2x

平衡混合气体的总物质的量为原来的，则=，得到x=0.5mol，所以N2的转化率α(N2)=×100%=50%，c(NH3)==img src="http://thumb.1010pic.com/questionBank/Upload/2019/04/22/08/9b4c084c/SYS201904220833492789101234_DA/SYS201904220833492789101234_DA.008.png" width="62" height="33" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />=1mol/L，所以v(NH3)==0.1mol/(Lmin)，故答案为：50%；0.05mol/(Lmin)；

(4)实验室用氯化铵和熟石灰加热制取氨气，化学反应方程式为：2NH4Cl+Ca(OH)2 2 NH3↑+CaCl2+2H2O，故答案为：2NH4Cl+Ca(OH)22 NH3↑+CaCl2+2H2O。