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氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题.(1)下表列举了不同温度下大气固氮的部分K值.反应大气固氮N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)温度/℃272000K3.84×10-310.1
题目详情
氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题.
(1)下表列举了不同温度下大气固氮的部分K值.
①分析数据可知:大气固氮反应属于___(填“吸热”或“放热”)反应.
②分析数据可知:人类不适合大规模模拟大气固氮的原因___.
(2)工业固氮反应是:N2 (g)+3H2 (g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol.在相同温度下,体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中可发生上述可逆反应,测得反应的有关数据如下:
①容器a达平衡时N2的平衡浓度c(N2)=___.
②容器b达平衡时NH3的平衡浓度c(NH3)=___.
③下列叙述正确的是___.
A.容器a达平衡时NH3的物质的量是0.5mol
B.容器b开始是向合成氨的逆反应方向进行
C.若容器a体积变为0.2L,则达平衡时放出的热量小于23.1kJ
D.不能利用已知数据计算容器b的平衡常数
(3)近年,又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路,反应原理为:2N2(g)+6H2O(1)⇌4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=___.
(已知:N2 (g)+3H2 (g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1)
(1)下表列举了不同温度下大气固氮的部分K值.
反应 | 大气固氮 N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) | |
温度/℃ | 27 | 2000 |
K | 3.84×10-31 | 0.1 |
②分析数据可知:人类不适合大规模模拟大气固氮的原因___.
(2)工业固氮反应是:N2 (g)+3H2 (g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol.在相同温度下,体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中可发生上述可逆反应,测得反应的有关数据如下:
容器 编号 | 起始时各物质物质的量/mol | 达平衡时体系的 能量变化 | ||
N2 | H2 | NH3 | ||
a | 1 | 3 | 0 | 放热23.1kJ |
b | 0.6 | 1.8 | 0.8 | 吸热Q kJ |
②容器b达平衡时NH3的平衡浓度c(NH3)=___.
③下列叙述正确的是___.
A.容器a达平衡时NH3的物质的量是0.5mol
B.容器b开始是向合成氨的逆反应方向进行
C.若容器a体积变为0.2L,则达平衡时放出的热量小于23.1kJ
D.不能利用已知数据计算容器b的平衡常数
(3)近年,又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路,反应原理为:2N2(g)+6H2O(1)⇌4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=___.
(已知:N2 (g)+3H2 (g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1)
▼优质解答
答案和解析
(1)①由表格数据可知,温度越高,K越大,说明升高温度,平衡正移,则正反应方向为吸热反应,故答案为:吸热;
②由表格数据可知,2000℃时,K=0.1,K值很小,则转化率很小,不适合大规模生产,所以人类不适合大规模模拟大气固氮,
故答案为:K值小,正向进行的程度小(或转化率低),不适合大规模生产;
(2)从等效平衡的角度分析,0.6molN2、1.8molH2和0.8molNH3相当1molN2、3molH2,在相同条件下处于相同平衡状态,所以平衡时两个容器内N2的平衡浓度c(N2)和NH3的平衡浓度c(NH3)相等;
则 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
初始:1 3 0 92.4kJ
变化:0.25 0.75 0.5 23.1kJ
平衡:0.75 2.25 0.5
①所以容器a达平衡时N2的平衡浓度c(N2)=
=3mol/L,故答案为:3mol/L;
②所以容器b达平衡时NH3的平衡浓度c(NH3)=
=2mol/L,故答案为:2mol/L;
③A.根据以上分析,容器a达平衡时NH3的物质的量是0.5mol,故正确;
B.根据以上分析,平衡时NH3的物质的量是0.5mol,所以容器b开始是向合成氨的逆反应方向进行,故正确;
C.若容器a体积变为0.2L,即减小体积,平衡向正反应方向移动,则达平衡时放出的热量大于23.1kJ,故错误;
D.因为a、b在相同条件下处于相同平衡状态,所以能利用已知数据计算容器b的平衡常数,故错误;
故选:AB;
(3)已知:①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,
②2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1,
由盖斯定律:①×2-②×3得2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g),△H=(-92.4kJ•mol-1)×2-(-571.6kJ•mol-1)×3=+1530 kJ•mol-1;
故答案为:+1530 kJ•mol-1.
②由表格数据可知,2000℃时,K=0.1,K值很小,则转化率很小,不适合大规模生产,所以人类不适合大规模模拟大气固氮,
故答案为:K值小,正向进行的程度小(或转化率低),不适合大规模生产;
(2)从等效平衡的角度分析,0.6molN2、1.8molH2和0.8molNH3相当1molN2、3molH2,在相同条件下处于相同平衡状态,所以平衡时两个容器内N2的平衡浓度c(N2)和NH3的平衡浓度c(NH3)相等;
则 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
初始:1 3 0 92.4kJ
变化:0.25 0.75 0.5 23.1kJ
平衡:0.75 2.25 0.5
①所以容器a达平衡时N2的平衡浓度c(N2)=
0.75mol |
0.25L |
②所以容器b达平衡时NH3的平衡浓度c(NH3)=
0.5mol |
0.25L |
③A.根据以上分析,容器a达平衡时NH3的物质的量是0.5mol,故正确;
B.根据以上分析,平衡时NH3的物质的量是0.5mol,所以容器b开始是向合成氨的逆反应方向进行,故正确;
C.若容器a体积变为0.2L,即减小体积,平衡向正反应方向移动,则达平衡时放出的热量大于23.1kJ,故错误;
D.因为a、b在相同条件下处于相同平衡状态,所以能利用已知数据计算容器b的平衡常数,故错误;
故选:AB;
(3)已知:①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,
②2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1,
由盖斯定律:①×2-②×3得2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g),△H=(-92.4kJ•mol-1)×2-(-571.6kJ•mol-1)×3=+1530 kJ•mol-1;
故答案为:+1530 kJ•mol-1.
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