Question

【題目】氨在國民經濟中占有重要地位。完成合成氨工業中有關問題。

（1）合成氨工業中，合成塔中每產生2 mol NH3，放出92.2 kJ熱量。

①高溫高壓、催化劑條件下，工業合成氨的熱化學方程式為：____________________________________________。

②若起始時向容器內放入0.2 mol N2和0.6 mol H2，達到平衡后放出的熱量為Q,則Q值______18.44 kJ（填“﹥”“＝”或“﹤”）。

（2）NH3(g)與CO2(g) 經過兩步反應合成尿素（CO(NH2)2），兩步反應的能量變化示意圖如下：

①則2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝_________kJ/mol。

②在一定溫度和壓強下，若①中的反應，NH3和CO2的物質的量之比（氨碳比）n(NH3)/n(CO2)＝x。下圖是氨碳比（x）與CO2平衡轉化率（α）的關系。

α隨著x增大而增大的原因是_________________________________。

③圖中B點處，NH3的平衡轉化率_______________。

（3）將N2和H2各1 mol充入一密閉容器中，在一定條件下發生合成氨反應。反應至平衡的過程中，N2的體積分數將_______________（填序號）。

a．一直減小 b．始終不變 c．一直增大 d．無法確定

Answer 1

【答案】 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=－92.2kJ/mol ﹤ －134 c(NH3)增大，平衡正向移動 32% b

【解析】試題分析：（1）①熱化學方程式要標出反應物、生成物的聚集狀態、放熱反應焓變為負值；②該反應為可逆反應， 0.2 mol N2和0.6 mol H2生成氨氣的物質的量小于0.4mol；（2）①根據圖示2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s) ΔH＝ -272 kJ/mol；H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝+138 kJ/mol，根據蓋斯定律計算2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) 的焓變；② x增大，說明增大氨氣的濃度，平衡正向移動；③利用“三段式”計算B點處，NH3的平衡轉化率；（3）設參加反應的氮氣的物質的量為xmol，根據“三段式”計算N2的體積分數。

解析：（1）①熱化學方程式要標出反應物、生成物的聚集狀態、放熱反應焓變為負值，高溫高壓、催化劑條件下，工業合成氨的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=－92.2kJ/mol；②該反應為可逆反應， 0.2 mol N2和0.6 mol H2生成氨氣的物質的量小于0.4mol，所以達到平衡后放出的熱量為Q<18.44 kJ；（2）①根據圖示2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s) ΔH＝ -272 kJ/mol；②H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝+138 kJ/mol，根據蓋斯定律①+②得2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝ -134kJ/mol；② x增大，說氨氣的濃度增大，平衡正向移動，所以CO2平衡轉化率增大；③設B點CO2的投料為x，則NH3的投料為4x；

32% ；

（3）設參加反應的氮氣的物質的量為xmol，

N2的體積分數為 ， 所以N2的體積分數始終不變，故b正確。