Question

氨在工農業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛．在壓強為30MPa時，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分數(shù)如下：

溫度/℃	200	300	400	500	600
氨含量/%	89.9	71.0	47.0	26.4	13.8

請回答：
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，該反應是

 

反應．（“吸熱”或“放熱”）
（2）在一定溫度下，將2mol N₂和6mol H₂通入到體積為2L的密閉容器中，發(fā)生反應N₂+3H₂?2NH₃，2min達到平衡狀態(tài)時，H₂轉化率是50%，該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

（用分數(shù)表示）；欲使K增大，可以采取的措施是

 

．
（3）從化學平衡移動的角度分析，提高H₂轉化率可以采取的措施是

 

（選填序號字母）
a、及時分離出NH₃
b、升高溫度
c、增大壓強             
d、使用催化劑
（4）NH₃也能分解為N₂和H₂，在相同條件下，測得分解后混合氣體密度為分解前的

2

3

，則氨的分解率為

 

．
（5）根據(jù)圖的能量變化，求下列反應的反應熱．
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（l）△H=

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析判斷，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說明升溫平衡逆向進行，正反應為放熱反應；
（2）依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度，結合平衡常數(shù)概念計算，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（3）提高H₂轉化率可以采取的措施，平衡正向進行，結合平衡移動原理分析判斷；
（4）相同條件下，密度之比等于摩爾質量之比，混合氣體總質量不變，分解后混合氣體密度為分解前的

2

3

，則分解后混合氣體總物質的量為分解前的

3

2

倍，假設分解前NH₃為1mol，發(fā)生分解的NH₃為xmol，根據(jù)方程式進行計算解答；
（5）圖象分析結合熱化學方程式書寫方法寫出，標注物質聚集狀態(tài)和對應反應的焓變，生成1mol液態(tài)氨氣放熱（a-b-c）KJ．

解答： 解：（1）圖表數(shù)據(jù)分析判斷，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說明升溫平衡逆向進行，正反應為放熱反應，故答案為：放熱；
（2）2min達到平衡狀態(tài)時，H₂轉化率是50%，則消耗的H₂的物質的量為3mol，
               N₂ +3H₂ ?2NH₃，
開始（mol/L）：1      3     0
變化（mol/L）：0.5    1.5   1
平衡（mol/L）：0.5    1.5   1
答：H₂的平均反應速率為3mol∕L．s．
化學平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

=

12

0.5×1．53

=

16

27

；
俗使K增大，則平衡正向移動，而該反應為放熱反應，所以降低溫度，平衡向放熱的方向移動，即正向移動，
故答案為：

16

27

；降低溫度；
（3）反應為N₂+3H₂?2NH₃ △H＜0，提高H₂轉化率，應使平衡向正反應方向移動，則
a．及時分離出NH₃，平衡正向移動，H₂轉化率提高，故a正確；
b．升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，即逆反應方向移動，H₂轉化率降低，故b錯誤； 
c．增大壓強，平衡向氣體體積減少的方向移動，即正向移動，H₂轉化率提高，故c正確； 
d．使用催化劑，平衡不移動，H₂轉化率不變，故d錯誤；
故選：ac；
（4）相同條件下，密度之比等于摩爾質量之比，混合氣體總質量不變，分解后混合氣體密度為分解前的

2

3

，則分解后混合氣體總物質的量為分解前的

3

2

倍，假設分解前NH₃為1mol，則分解后總物質的量=1mol×

3

2

=1.5mol，則：
2NH₃=N₂+3H₂ 物質的量增大
2             2
xmol          1.5mol-1mol=0.5mol
故2：2=xmol：0.5mol，解得x=0.5，
故氨氣的分解率=

0.5mol

1mol

×100%=50%，
故答案為：50%；
（5）圖象分析可知，生成1mol液態(tài)氨氣放熱（a-b-c）KJ，生成2mol氨氣放熱2（a-b-c）kJ，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（l）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1；
故答案為：-2（b+c-a）kJ?mol^-1或2（a-b-c）kJ?mol^-1．

點評：本題考查熱化學方程式有關計算，化學平衡計算應用，難度不大，根據(jù)密度關系確定分解恰好氣體物質的量關系是關鍵．