Question

【題目】氮的固定一直是科學家研究的重要課題，合成氨則是人工固氮比較成熟的技術，其原理為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H

（1）已知破壞1mol共價鍵需要的能量如表所示

H-H	N-H	N-N	N≡N
435.5kJ	390.8kJ	163kJ	945.8kJ

則△H=__________。

（2）在恒溫、恒壓容器中，按體積比1:3加入N2和H2進行合成氨反應，達到平衡后，再向容器中充入適量氨氣，達到新平衡時，c(H2)將__________（填“增大”、“減小”、或“不變”，后同）；若在恒溫、恒容條件下c(N2)/c(NH3)將________。

（3）在不同溫度、壓強和使用相同催化劑條件下，初始時N2、H2分別為0.1mol、0.3mol 時，平衡混合物中氨的體積分數（φ）如圖所示。

①其中，p1、p2和p3由大到小的順序是_______，原因是___________________。

②若在250℃、p1條件下，反應達到平衡時的容器體積為1L，則該條件下合成氨的平衡常數K=____(結果保留兩位小數)。

（4）H2NCOONH4是工業由氨氣合成尿素的中間產物。在一定溫度下、體積不變的密閉容器中發生反應H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),能說明該反應達到平衡狀態的是_____（填序號）

①每生成34g NH3的同時消耗44g CO2 ②混合氣體的密度保持不變

③NH3的體積分數保持不變 ④混合氣體的平均相對分子質量不變 ⑤c(NH3):c(CO2)=2:1

（5）科學家發現，N2和H2組成的原電池合成氨與工業合成氨相比具有效率高，條件易達到等優點。其裝置如圖所示、寫出該原電池的電極反應：________________、_____________，若N2來自于空氣，當電極B到A間通過2molH+時理論上需要標況下空氣的體積為_________（結果保留兩位小數）。

Answer 1

【答案】 -92.5kJ/mol(1分) 不變 減小 p1>p2>p3 該反應的正反應為氣體體積減小的反應，相同溫度下，增大壓強平衡正移，NH3 的體積分數增大，由圖可知p1>p2>p3 5.93×103 （mol/L）-2 或 5925.93（mol/L）-2 ①② N2+6e-+6H+=2NH3 3H2-6e-=6H+ 9.33L

【解析】⑴△H=E斷-E成=945.8+3×435.5-6×390.8=-92.5 kJ/mol ⑵在恒溫恒壓條件下通NH3相當于平衡不移動，所以不變；恒溫恒容條件下相當于加壓，平衡正移，比值減小；⑶該反應的正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正移。NH3 的體積分數增大，由圖可知p1>p2>p3。 由圖可知氨氣的體積分數為0.667，根據三段式可計算出c(NH3)=0.16mol/L c(N2)=0.02mol/L c(H2)=0.06mol/L，則K=5925.93； ⑷①相當于正逆速率相等，能說明該反應達到平衡狀態；②氣體密度會隨平衡的移動而變化，不變時說明達平衡，能說明該反應達到平衡狀態；③④⑤中的量永遠為定值，不能說明該反應達到平衡狀態；答案選①②； ⑸正極：N2+6e-+6H+=2NH3 負極：3H2-6e-=6H+ 整個計算用電子守恒，通過2molH+時則有1/3molN2參與反應，相當于（1/3）×（5/4）×22.4=9.33L空氣。