Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，其单质及化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

（1）一定温度下，在1L容积恒定的密闭容器中充入2 mol N₂和8molH₂并发生反应。10min达平衡，测得氨气的浓度为0．4 mol·L^－1，此时氮气的转化率为________。若想提高氨气的产率，根据化学平衡移动原理，提出合理的建议______________（写出一条即可）。

（2）如图是1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反应生成lmol  CO₂（g）和1 mol NO（g）过程中能量变化示意图，请写出该反应的热化学方程式_____________________。

（3）在容积恒定的密闭容器中，进行如下反应：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）    △H＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

①该反应的平衡常数表达式：K＝_____________；

②试判断K₁__________K₂（填写“＞”“＝”或“＜”＝；

③NH₃（g）燃烧的方程式为：4NH₃（g）＋7O₂（g）＝4NO₂（g）＋6H₂O（l），已知：

H₂（g）＋O₂（g）2H₂O（l）    △H＝－483．6 kJ／mol

N₂（g）＋2O₂（g）2NO₂（g）    △H＝＋67．8 kJ／mol

N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）    △H＝－92．0 kJ／mol

请计算NH₃（g）的燃烧热________kJ／mol。

 

Answer 1

【答案】

（1）10%；增大反应物浓度（或降低温度，或增大压强，或及时转移走生成的氨）；（2）NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；

（3）

②＞；③282.8kJ/mol．

【解析】

试题分析：（1）10min达平衡，测得氨气的浓度为0.4mol/L，则氮气的浓度变化量为0.4mol/L×1/2=0.2mol/L，故氮气的转化率=0.2/2×100%=10%；

增大反应物浓度，降低温度，增大压强，或及时转移走生成的氨，都可以使平衡向正反应方向移动，氨气的产率提高。

（2）该反应的焓变△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以热化学方程式为NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1，

（3）①N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）的平衡常数表达式k=

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

③NH₃（g）燃烧的方程式为4NH₃（g）+7O₂（g）═4NO₂（g）+6H₂O（l），已知：

Ⅰ、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol

Ⅱ、N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.8kJ/mol

Ⅲ、N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol

根据盖斯定律，Ⅱ×2-Ⅲ×2+Ⅰ×3得：4NH₃（g）+7O₂（g）═4NO₂（g）+6H₂O（l），△H=2×67.8kJ/mol

-2×（-92.0kJ/mol）+3×（-483.6kJ/mol）=-1131.2kJ/mol，故氨气的燃烧热为1131.2 kJ/mol/4=282.8kJ/mol，

考点：化学平衡的有关计算、化学平衡影响因素、化学平衡常数，反应热的计算等