Question

【題目】一種“人工固氮”的新方法是在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑表面與水發(fā)生反應生成NH3：N2+3H2O2NH3+ O2 ， 進一步研究NH3生成量與溫度的關系，部分實驗數據見表（反應時間3h）：

T/℃	30	40	50
生成NH3量/（10﹣6 mol）	4.8	5.9	6.0

請回答下列問題：
（1）50℃時從開始到3h內以O2物質的量變化表示的平均反應速率為molh﹣1 ．
（2）該反應過程與能量關系可用如圖表示，則反應的熱化學方程式是 ．
（3）與目前廣泛應用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法中固氮反應速率較慢．請?zhí)岢隹商岣咂浞磻�速率且增大NH3生成量的建議： ．
（4）工業(yè)合成氨的熱化學方程式為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92.4kJmol﹣1 ． 在某壓強恒定的密閉容器中加入2mol N2和4mol H2 ， 達到平衡時，N2的轉化率為50%，體積變?yōu)?0L．求： ①該條件下的平衡常數為；
②若向該容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3 ， 且a、b、c均大于0，在相同條件下達到平衡時，混合物中各組分的物質的量與上述平衡相同．反應放出的熱量（填“＞”“＜”或“=”）92.4kJ．

Answer 1

【答案】
（1）1.5×10﹣6
（2）N2（g）+3H2O（l）=2NH3（g）+ O2（g）△H=+765.2kJ?mol﹣1
（3）升高溫度
（4）400；＜
【解析】解：（1）50℃時從開始到3h內生成氨氣為6×10﹣6mol，則生成氧氣為4.5×10﹣6mol，以O2物質的量變化表示的平均反應速率為 molh﹣1=1.5×10﹣6molh﹣1 ， 所以答案是：1.5×10﹣6；（2）由圖可知反應物、生成物及能量變化，反應的熱化學方程式是N2（g）+3H2O（l）=2NH3（g）+ O2（g）△H=+765.2kJmol﹣1 ， 所以答案是：N2（g）+3H2O（l）=2NH3（g）+ O2（g）△H=+765.2kJmol﹣1；（3）由數據可知，溫度越高，生成氨氣的量越大，則可提高其反應速率且增大NH3生成量的建議為升高溫度，所以答案是：升高溫度；（4）①某壓強恒定的密閉容器中加入2mol N2和4mol H2 ， 達到平衡時，N2的轉化率為50%，體積變?yōu)?0L，則

	N2（g）+	3H2（g）		2NH3（g）
開始	2	4		0
轉化	1	3		2
平衡	1	1		2

K= =400，
所以答案是：400；②當加入2mol N2和4mol H2時，生成2mol NH3 ， 放出92.4kJ的熱量，而當加入a mol N2、b mol H2和c mol NH3時，平衡時NH3仍為2mol，則生成的NH3為（2﹣c） mol，則放出的熱量小于92.4kJ，所以答案是：＜．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應速率的定量表示方法的相關知識，掌握反應速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t，以及對化學平衡的計算的理解，了解反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．