氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
(1)根据图1提供的信息,写出该反应的热化学方程式: ,在图1中曲线 (填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线。
(2)在恒容容器中,下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 。
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆
B.单位时间内生成n mol N2的同时生成2n mol NH3
C.混合气体的密度不再改变
D.容器内压强不随时间的变化而变化
(3)一定温度下,向2 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,保持体积不变,0.5 min后达到平衡,测得容器中有0.4 mol NH3,则平均反应速率v(N2)= ,该温度下的平衡常数K= 。若升高温度,K值变化 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
| 实验编号 | T(℃) | n(N2)/n(H2) | p(MPa) |
| ⅰ | 450 | 1/3 | 1 |
| ⅱ | 10 | ||
| ⅲ | 480 | 10 |
A.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
B.根据反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的特点,在给出的坐标图2中,画出其在1 MPa和10 MPa条件下H2的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明各条曲线的压强。
(1)N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)ΔH="-92" kJ·mol-1 b
(2)BD (3)0.2 mol·L-1·min-1 0.058 减小
(4)A.ⅱ.450 1/3 ⅲ.1/3
B.
(1)由图可看出该反应为放热反应,ΔH="-(600" kJ·mol-1-508 kJ·mol-1)="-92" kJ·mol-1,故热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH="-92" kJ·mol-1,加入催化剂能降低反应的活化能,故b曲线表示加入了催化剂。
(2)当2v(H2)正=3v(NH3)逆时反应达平衡,A不能说明;因是恒容容器且反应物和产物都是气体,故密度始终不变,C不能说明。
(3) * * 段式如下:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始(mol·L-1) 0.5 1.5 0
转化(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2
平衡(mol·L-1) 0.4 1.2 0.2
v(N2)=
="0.2" mol·L-1·min-1,K=
≈0.058,该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,K减小。
(4)A.要寻找适宜条件,应使其中两者相同去比较第三者,本题只是从温度和压强两方面考虑,故
应恒等于
,则ⅰ与ⅱ应温度相同,ⅱ与ⅲ应压强相同。
B.合成氨是一个气体体积减小的放热反应,随着温度的升高,H2的转化率减小,压强越大,H2的转化率越大,故随温度升高曲线有减小趋势,且10 MPa曲线应在1 MPa曲线之上。