Question

【題目】氮及其化合物在生活及工業(yè)生產(chǎn)中有著重要應(yīng)用。請(qǐng)回答以下問題：

（1）下圖是N2(g)、H2(g)與NH3(g)之間轉(zhuǎn)化的能量關(guān)系圖，則：

①N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成NH3(g)的熱化學(xué)方程式為__________________________。

②過程（I）和過程（Ⅱ）的反應(yīng)熱__________(填“相同”或“不同”），原因是_______________。

③一定溫度下，在容積為1L的密閉容器中充入1 mol N2(g)、3molH2(g)，達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的總量為2.8 mol，則該條件下反應(yīng) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)為__________，H2的平衡轉(zhuǎn)化率為__________________________。

（2）用NH3可以消除氮氧化物的污染，已知：

反應(yīng)I：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H1= a kJ/mol

反應(yīng)Ⅱ：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H2= b kJ/mol

反應(yīng)Ⅲ：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H3= c kJ/mol

則：反應(yīng)Ⅱ中的b=______ kJ/mol(用含a、c的代數(shù)式表示），反應(yīng)Ⅲ中的△S________0（填“>”“<”或“=”）。

（3）在恒容的密閉容器中，充入一定量的NH3和NO進(jìn)行上述反應(yīng)Ⅲ，測(cè)得不同溫度下反應(yīng)體系中NH3的轉(zhuǎn)化率（α）與壓強(qiáng)p的關(guān)系如圖：

①分析得P1_________P2 （填“>”“<”或“=”）。

②下列敘述中，不能判斷反應(yīng)Ⅲ己經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是__________（填序號(hào)）。

a. N2的濃度不再改變 b.斷裂6molN-H鍵的同時(shí)，有6molH-O鍵形成

C.容器中壓強(qiáng)不再變化 d.混合氣體的密度保持不變

Answer 1

【答案】 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -92 kJ/mol 相同 反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān) (L·mol)2 60% > < bd

【解析】(1)①由能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成NH3(g)的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -92 kJ/mol；

②有蓋斯定律可知，反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)，則過程(I)和過程(Ⅱ)的反應(yīng)熱相同；

③ N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始濃度(mol/L) 1 3 0

起始濃度(mol/L) c 3c 2c

起始濃度(mol/L) 1-c 3-3c 2c

達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的總量為2.8mol，(1-c+3-3c+2c)mol/L×1L=2.8mol，解得：c=0.6mol/L，此溫度下平衡常數(shù)K== (L·mol)2；H2的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=60%；

(2)已知：反應(yīng)I：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H1= a kJ/mol，反應(yīng)Ⅲ：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H3= c kJ/mol，則蓋斯定律可知，(I-Ⅲ)×得N2(g)+O2(g)2NO(g)，則△H2=b kJ/mol=kJ/mol；反應(yīng)Ⅲ4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) 是氣體體積增大的反應(yīng)，反應(yīng)的熵變△S＞0；

(3)①在恒溫下，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低，則由圖示可知P1＞P2；

②a. N2的濃度不再改變，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故a正確；b.斷裂6molN-H鍵的同時(shí)，有6molH-O鍵形成，均為正反應(yīng)速率，無(wú)法判斷是否是平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；C.反應(yīng)過程中氣體總物質(zhì)的量始終變化，當(dāng)容器中壓強(qiáng)不再變化時(shí)，說(shuō)明氣體總物質(zhì)的量一定，此時(shí)是平衡狀態(tài)，故c正確；d.混合氣體的質(zhì)量和體積始終不變，則混合氣體的密度保持不變，無(wú)法判斷是平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；答案為bd。