问题 填空题

(12分)科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

(1)合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H="-92.4" kJ/mol,该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是          (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得容器内气体压强变为原来的,此时H2的转化率为        (计算出结果);欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是          (填选项字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料气

B.向容器中再充入一定量H2

C.改变反应的催化剂

D.液化生成物分离出氨(2)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:

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

又知:H2O(1)=H2O(g) H="+44.0" kJ/mol

则2N2(g)+6H2O(g)  4NH3(g)+3O2(g) H =      kJ/mol,该反应的化学平衡常数表达式为K=           ,控制其他条件不变,增大压强,K值       (填“增大”、“减小”或“不变”)。

答案

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

题目分析:(1)①催化剂能降低正逆反应的活化能,在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是减小。②根据三行式计算;设发生反应的氮气的物质的量为x

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

起始物质的量(mol)0.3    0.5         0

转化物质的量(mol)x      3x         2x

平衡物质的量(mol)0.3—x 0.5—3x      2x

根据题意及阿伏加德罗定律知,(0.8—2x)/0.8 =7/8,解得x=0.05mol,H2的转化率为0.15/0.5×100%=30%;欲提高该容器中H2的转化率,A.向容器中按原比例再充入原料气,相当于增大压强,合成氨的反应平衡正向移动,氢气的转化率增大,正确; B.向容器中再充入一定量H2,氢气的转化率降低,错误;C.改变反应的催化剂,平衡不移动,氢气的转化率不变,错误;D.液化生成物分离出氨,平衡正向移动,氢气的转化率增大,正确,选AD。 (2)已知:①2N2(g)+6H2O(1)  4NH3(g)+3O2(g) △H="+1530" kJ/mol②H2O(1)=H2O(g) △H="+44.0" kJ/mol,根据盖斯定律:①—②×6得

2N2(g)+6H2O(g)  4NH3(g)+3O2(g) △H =+1266kJ/mol;根据该反应的化学方程式及化学平衡常数的定义知,该反应的化学平衡常数表达式为K=c3(O2) c4(NH3)/ c2(N2) c6(H2O);影响化学平衡常数的外界条件为温度,控制其他条件不变,增大压强,K值不变。

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