问题 填空题

氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料,围绕合成氨人们进行了一系列的研究

(1)氢气既能与氮气又能与氧气发生反应,但是反应的条件却不相同。

已知:2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol

3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

计算断裂1 mol N≡N键需要能量      kJ , 氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键     (填“强”或“弱”),因此氢气与二者反应的条件不同。

(2)固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程:N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol ,工业合成氨则是人工固氮。

分析两种固氮反应的平衡常数,下列结论正确的是       

 反应大气固氮工业固氮
温度/℃27200025350400450
K3.84×10-310.15×1081.8470.5070.152
 

A.常温下,大气固氮几乎不可能进行,而工业固氮非常容易进行

B.人类大规模模拟大气固氮是无意义的

C.工业固氮温度越低,氮气与氢气反应越完全

D.K越大说明合成氨反应的速率越大

(3)在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应:3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g)测得甲容器中H2的转化率为40%。

 N2H2NH3
130
0.51.51
004
判断乙容器中反应进行的方向       。(填“正向”或“逆向”)

达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为       

(4)氨气是合成硝酸的原料,写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式       

答案

(9分)

(1)946 kJ/mol (2分)  强(1分)

(2)BC(2分,少选得1分,多选错选不得分)

(3)①逆向(1分)  ② 丙>甲=乙(1分)

(4)4NH3(g) + 5NO(g) =" 4NO(g)" + 6H2O(g) ΔH=" -904.4kJ/mol" (2分) (化学反应书写正确得1分,ΔH正确得1分)

题目分析:

(1)断裂3 molH-H键需要能量436×3kJ与断裂1 mol N≡N键需要能量和减去形成2molNH3放出能量的差值为-92.4 kJ/mol ,可知断裂1 mol N≡N键需要能量946 kJ/mol;根据键能的大小可知氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键强。

(2)A.常温下,根据平衡常数大气固氮几乎不可能进行,而工业固氮虽然平衡常数大,不代表反应容易进行,错误;B.大气固氮反应程度很小,所以人类大规模模拟大气固氮是无意义的,正确;C.工业固氮温度越低,K越大,氮气与氢气反应越完全,正确;D.K越大说明合成氨反应程度很大,而不表示速率越大,错误。

(3)①根据转化率可知甲在建立平衡时各物质量分别为1.8,0.6,0.8,对比乙数据知乙中方向为逆向;② 甲乙为等效平衡,NH3的体积分数相同,丙的物料相当于甲乙的两倍,压强增大平衡正移,NH3的体积分数最大大,得:丙>甲=乙(1分)

(4)根据反应为:

①2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol

②3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

③N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol,

由①×3-②×2+③×2得4NH3(g) + 5NO(g) =" 4NO(g)" + 6H2O(g)  ΔH=" -904.4kJ/mol"

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