Question

【題目】氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品，有廣泛用途，工業(yè)上可以由氫氣和氮氣合成。

(1)已知鍵能:NN 945kJ·mol-1，H-H 436 kJ·mol-1，N-H 391kJ·mol-1。

①氮氣、氫氣合成氨的熱化學(xué)方程式是______________。

②未使用催化劑時，逆反應(yīng)的活化能Ea(逆)=______ kJ·mol-1；使用催化劑之后正反應(yīng)的總活化能為_______ kJ·mol-1。

(2)下表是當(dāng)反應(yīng)器中按n(N2):n(H2)=l:3投料后，在200℃、400℃、600℃，反應(yīng)達到平衡時，混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨總壓強的變化曲線。

①曲線a、b對應(yīng)溫度較高的是________ (填“a”或“b”)

②實驗室模擬工業(yè)合成氨，一定溫度和壓強下在1L密閉容器中通入5 mol N2、15molH2，10min 后達到M點平衡狀態(tài)，計算從反應(yīng)開始至平衡時間段內(nèi)的平均速率V(N2)___mol·L-1·min-1。

③關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng)，下列敘述正確的是_______(填字母)。

A.分離出NH3后的原料氣循環(huán)利用，可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率

B.使州催化劑能加快反應(yīng)速率且提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率

C.上圖中M、Q、R點平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)= K(Q)> K(R)

④列出R點平衡常數(shù)的計算式Kp=____(MPa)-2。（用平衡分壓代替平衡濃度計箅，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。不要求計算結(jié)果）

Answer 1

【答案】 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -93 kJ·mol-1 428 126 b 0.375 AC （其它合理答案都給分）

【解析】(1)①已知鍵能：NN 945kJ·mol-1，H-H 436 kJ·mol-1，N-H 391kJ·mol-1，則N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH=（945kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1）-（6×391kJ·mol-1）= -93 kJ·mol-1，故氮氣、氫氣合成氨的熱化學(xué)方程式是N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -93 kJ·mol-1；

②未使用催化劑時，逆反應(yīng)的活化能Ea(逆)=（335+93）kJ·mol-1=428kJ·mol-1；使用催化劑之后正反應(yīng)的總活化能為Ea1=126kJ·mol-1；

(2)①合成氨正方向為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，故曲線a、b對應(yīng)溫度較高的是b；

②M點NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為60%；

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

起始物質(zhì)的量濃度（mol/L） 5 15 0

變化物質(zhì)的量濃度（mol/L） n 3n 2n

起始物質(zhì)的量濃度（mol/L） 5-n 15-3n 2n

NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為60%=×100%，解得：n=，則從反應(yīng)開始至平衡時間段內(nèi)的平均速率V(N2)= =0.375mol·L-1·min-1；

③A．及時分離出NH3，并循環(huán)利用原料氣，可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率，故A正確；B．使州催化劑能加快反應(yīng)速率，但不影響平衡的移動，對H2的轉(zhuǎn)化率無影響，故B錯誤；C．平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，與其他條件無關(guān)，溫度相同時平衡常數(shù)相同，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡常數(shù)越小，則M、Q、R點平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K（M）=K（Q）＞K（R），故C正確；答案為AC；

④R點總壓強為35MPa，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%，

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

起始物質(zhì)的量（mol） 5 15 0

變化物質(zhì)的量（mol） n 3n 2n

起始物質(zhì)的量（mol） 5-n 15-3n 2n

NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%=×100%，解得：n=，則N2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為×100%=，H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1- - =，R點平衡常數(shù)的計算式Kp= (MPa)-2。