Question

氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料，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”），因此氢气与二者反应的条件不同。

（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

判断乙容器中反应进行的方向        。（填“正向”或“逆向”）

达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH₃的体积分数大小顺序为        。

（4）氨气是合成硝酸的原料，写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式        。

 

Answer 1

【答案】

(9分)

（1）946 kJ/mol  （2分）   强（1分）

（2）BC（2分，少选得1分，多选错选不得分）

（3）①逆向（1分）   ② 丙>甲=乙（1分）

（4）4NH₃(g) + 5NO(g) = 4NO(g) + 6H₂O(g)  ΔH= -904.4kJ/mol （2分） （化学反应书写正确得1分，ΔH正确得1分）

【解析】

试题分析：

（1）断裂3 molH-H键需要能量436×3kJ与断裂1 mol N≡N键需要能量和减去形成2molNH₃放出能量的差值为-92.4 kJ/mol ，可知断裂1 mol N≡N键需要能量946 kJ/mol；根据键能的大小可知氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键强。

（2）A．常温下，根据平衡常数大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮虽然平衡常数大，不代表反应容易进行，错误；B．大气固氮反应程度很小，所以人类大规模模拟大气固氮是无意义的，正确；C．工业固氮温度越低，K越大，氮气与氢气反应越完全，正确；D．K越大说明合成氨反应程度很大，而不表示速率越大，错误。

    （3）①根据转化率可知甲在建立平衡时各物质量分别为1.8,0.6，0.8，对比乙数据知乙中方向为逆向；② 甲乙为等效平衡，NH₃的体积分数相同，丙的物料相当于甲乙的两倍，压强增大平衡正移，NH₃的体积分数最大大，得：丙>甲=乙（1分）

（4）根据反应为：

①2H₂ (g) + O₂ (g) = 2H₂O (g)   ΔH = -483.6 kJ/mol

②3H₂ (g) + N₂ (g)  2NH₃ (g)  ΔH = -92.4 kJ/mol

③N₂ (g) + O₂ (g) = 2NO (g)  ΔH = +180.8 kJ/mol，

由①×3-②×2+③×2得4NH₃(g) + 5NO(g) = 4NO(g) + 6H₂O(g)   ΔH= -904.4kJ/mol

考点：考查化学键、键能、化学平衡，盖斯定律等相关知识。