Question

氨气是生产化肥、硝酸的重要原料，围绕合成氨人们进行了一系列的研究

（1）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。

已知：2H₂ (g) + O₂ (g) = 2H₂O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol

3H₂ (g) + N₂ (g) 2NH₃ (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

计算断裂1 mol N≡N键需要能量            kJ ， 氮气分子中化学键比氧气分子中的     化学键键               （填“强”或“弱”），

（2）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：

N₂ (g) + O₂ (g) =" 2NO" (g)  ΔH =" +180.8" kJ/mol ，工业合成氨则是人工固氮。

分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是                  。

反应	大气固氮	工业固氮
温度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

A．常温下，大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮非常容易进行

B．人类大规模模拟大气固氮是无意义的

C．工业固氮温度越低，氮气与氢气反应越完全

D．K越大说明合成氨反应的速率越大

（3）在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应：

3H₂ (g) + N₂ (g)  2NH₃ (g)测得甲容器中H₂的转化率为40%。

	N2	H2	NH3
甲	1	3	0
乙	0.5	1.5	1
丙	0	0	4

①判断乙容器中反应进行的方向                  。（填“正向”或“逆向”）

②达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH₃的体积分数大小顺序为             。

 

Answer 1

【答案】

（1）946 kJ/mol     强

（2）BC

（3）①逆向  ② 丙>甲=乙

【解析】

试题分析：（1）由反应：3H₂ (g) + N₂ (g) 2NH₃ (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol，和题目中的条件，可以得到92.4=2×1173.2-436×3- N≡N键的键能，所以N≡N键的键能为

946 kJ/mol，所以断裂1 mol N≡N键需要能量为946 kJ，键能大，分子就越稳定，所以氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键强；

（2）A错误，由表可以看出在常温下，大气固氮的K为3.84×10^-31，即大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮的K很大，只是说明该反应的程度很大，并不能说明非常容易进行；大气固氮的温度达到2000K时，平衡常数仍然很小，所以人类大规模模拟大气固氮是无意义的，故B正确；C也正确，因为从表中可以看出温度越低，平衡常数越大，所以工业固氮温度越低，氮气与氢气反应越完全；K越大说明反应的趋势越大，并不能说明合成氨反应的速率越大，故D错误，本题答案为BC；

（3）3H₂ (g) + N₂ (g)  2NH₃ (g)测得甲容器中H₂的转化率为40%，即该反应的

浓度次幂制备为Q=（0.4×2）²/[（3-0.4×3）³×（1-0.4×1）]=0.183，对于乙容器，

1×1/（0.5³×1.5）=5.333> Q，所以乙容器中反应进行的方向为逆向；

将表全部转化为只用氢气和氮气表示，即为

	N2	H2	NH3
甲	1	3	0
乙	1	3	0
丙	2	6	0

,对于并来说，相当于增大了压强，平衡向右移动，所以达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH₃的体积分数大小顺序为丙>甲=乙。

考点：化学平衡

点评：本题考查了化学平衡的相关计算，对该知识点的考查比较深入，该题信息量较大，难度比较大。