Question

(16分)合成氨技術的發(fā)明使工業(yè)化人工固氮成為現實。

(1)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92．2kJ·mol-1。在一定條件下反應時，當生成標準狀況下33.6LNH3時，放出的熱量為 。

(2)合成氨混合體系在平衡狀態(tài)時NH3的百分含量與溫度的關系如下圖所示。由圖可知：

①溫度T1、T2時的平衡常數分別為K1、K2，則K1 K2 (填“>”或“<”)。若在恒溫、恒壓條件下，向平衡體系中通入氦氣，平衡 移動、(填“向左”、“向右”或“不”)。

②T2溫度時，在1L的密閉容器中加入2.1mol N2、l.5molH2，經10min達到平衡，則v(H2)= 。達到平衡后，如果再向該容器內通入N2、H2、NH3各0.4mol，則平衡 移動(填“向左”、“向右”或“不”)。

(3)工業(yè)上用CO2和NH3反應生成尿素：CO2(g)+2NH3(g)H2O(1)+CO(NH2)2(1) △H，

在一定壓強下測得如下數據：

①則該反應△H 0，表中數據a d，b f(均選填“>”、‘‘=”或“<”)。

②從尿素合成塔內出來的氣體中仍含有一定量的CO2、NH3，應如何處理 。

 

Answer 1

（16分）

（1）69.15kJ（2分）

（2）① >（1分） 向左（1分） ②0.09 mol·L-1·min-1（2分） 向右（2分）

（3）①>（2分） < （2分） <（2分）

②凈化后重新充入合成塔內，循環(huán)利用，提高原料利用率（2分）

【解析】

試題分析：（1）標準狀況下33.6LNH3物質的量為：33.6L÷22.4L/mol=1.5mol，92．2kJ·mol-1÷2×1.5mol=69.15kJ。

（2）①根據圖像，B點NH3的百分含量小于A點NH3的百分含量，所以K1 > K2 ；若在恒溫、恒壓條件下，向平衡體系中通入氦氣，原反應體系氣體的壓強減小，平衡向氣體系數增大的方向移動，即向左移動。

②根據“三段式”進行計算，設N2轉化濃度為X，則

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

起始濃度（mol?L?1） 2.1 1.5 0

轉化濃度（mol?L?1） X 3X 2X

平衡濃度（mol?L?1）2.1—X 1.5—3X 2X

根據T1時NH3的百分含量為20%，則2X/(2.1—X+1.5—3X+2X)=20%，解得X=0.3，則v(H2)=0.9mol/L÷10min=0.09 mol·L-1·min-1；根據平衡濃度可求平衡常數K=(0.6mol?L?1)2÷[1.8mol/L×(0.6mol?L?1)3]=0.93(mol?L?1)-2，再向該容器內通入N2、H2、NH3各0.4mol，則Q=(1mol?L?1)2÷[2.2mol/L×(1mol?L?1)3]=0.45(mol?L?1)-2，Q < K，所以平衡向右移動。

（3）①根據表中數據，溫度升高，CO2的轉化率增大，平衡向右移動，所以正反應為吸熱反應，?H > 0；n(NH3)/n(CO2)增大，CO2的轉化率增大，所以a < d，b <f。

②CO2、NH3為反應物，所以凈化后重新充入合成塔內，循環(huán)利用，提高原料利用率。

考點：本題考查化學反應與熱量變化、反應速率、平衡常數、化學平衡移動、化學計算。