Question

（12分）科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

（1）合成氨的原理為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJ／mol，該反應的能量變化如圖所示。

①在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E2的變化是 (填“增大”、“減小”或“不變”)。

②將0.3 mol N2和0.5 mol H2充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得容器內氣體壓強變為原來的，此時H2的轉化率為 （計算出結果）；欲提高該容器中H2的轉化率，下列措施可行的是 (填選項字母)。

A．向容器中按原比例再充入原料氣 B．向容器中再充入一定量H2

C．改變反應的催化劑 D．液化生成物分離出氨

（2）根據最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3和TiO2)表面與水發生反應：

2N2(g)+6H2O（1） 4NH3(g)+3O2(g) H=+1530 kJ／mol

又知：H2O（1）=H2O(g) H=+44.0 kJ／mol

則2N2(g)+6H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g) H = kJ／mol，該反應的化學平衡常數表達式為K= ，控制其他條件不變，增大壓強，K值 (填“增大”、“減小”或“不變”)。

 

Answer 1

（1）① 減小 ②30% AD （2） +1266 c3(O2) c4(NH3)/ c2(N2) c6(H2O) 不變

【解析】

試題分析：（1）①催化劑能降低正逆反應的活化能，在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E2的變化是減小。②根據三行式計算；設發生反應的氮氣的物質的量為x

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

起始物質的量（mol）0.3 0.5 0

轉化物質的量（mol）x 3x 2x

平衡物質的量（mol）0.3—x 0.5—3x 2x

根據題意及阿伏加德羅定律知，(0.8—2x)/0.8 =7/8，解得x=0.05mol，H2的轉化率為0.15/0.5×100%=30%；欲提高該容器中H2的轉化率，A．向容器中按原比例再充入原料氣，相當于增大壓強，合成氨的反應平衡正向移動，氫氣的轉化率增大，正確； B．向容器中再充入一定量H2，氫氣的轉化率降低，錯誤；C．改變反應的催化劑，平衡不移動，氫氣的轉化率不變，錯誤；D．液化生成物分離出氨，平衡正向移動，氫氣的轉化率增大，正確，選AD。 （2）已知：①2N2(g)+6H2O（1） 4NH3(g)+3O2(g) △H=+1530 kJ／mol②H2O（1）=H2O(g) △H=+44.0 kJ／mol，根據蓋斯定律：①—②×6得

2N2(g)+6H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g) △H =+1266kJ／mol；根據該反應的化學方程式及化學平衡常數的定義知，該反應的化學平衡常數表達式為K=c3(O2) c4(NH3)/ c2(N2) c6(H2O)；影響化學平衡常數的外界條件為溫度，控制其他條件不變，增大壓強，K值不變。

考點：考查外界條件對化學反應速率、化學平衡的影響，平衡計算。