Question

【题目】研究氮的固定具有重要意义。

（1）雷雨天气中发生自然固氮后，氮元素转化为 而存在于土壤中．处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应：

2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H K ①

已知：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H1=﹣92.4kJmol﹣1 K1 ②

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H2=﹣571.6kJmol﹣1 K2 ③

则△H= ；K= （用K1和 K2表示）。

（2）在四个容积为2L的密闭容器中，分别充入1mol N2、3mol H2O，在催化剂条件下进行反应①3小时，实验数据见下表：

序号							第一组					第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10﹣6mol）						4.8		5.9	6.0	2.0

下列能说明反应①达到平衡状态的是 （填字母）。K]

a．NH3和O2的物质的量之比为4：3

b．反应混合物中各组份的质量分数不变

c．单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3

d．容器内气体密度不变

若第三组反应3h后已达平衡，第三组N2的转化率为 ；与前三组相比，第四组反应中NH3生成量最小的原因可能是 。

Answer 1

【答案】（1）硝酸盐；+1530kJmol﹣1；；

（2）bd；3×10﹣4%；催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢；

【解析】

试题分析：（1）雷雨天气中发生自然固氮反应是O2 +N22NO，生成的NO与空气中的氧气反应生成NO2，NO2溶于水转变为HNO3，所以氮元素转化为最后硝酸盐而存在于土壤中；根据盖斯定律①＝②×2-③×3，△H＝-92．4kJmol-1×2+3×571．6kJmol-1＝+1530kJmol-1，K=；

（2）反应达到平衡状态的两个根本标志是：各物质的浓度不再变化、同种物质的消耗速率和生成速率相等。在反应2N2（g）+6H2O（l）4NH3（g）+3O2（g）中，a.NH3和O2的物质的量之比为4∶3，不能说明NH3和O2的浓度不再改变，a错误；b.反应混合物中各组份的质量分数不变，说明各物质的质量不变，浓度也就不变，b正确；c.不管在任何时候单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3，不能判断是否达到了平衡，c错误；d. 由于H2O液态。反应没有达到平衡，气体的质量会发生改变，如果容器内气体密度不变，说明气体的消耗和生成速率相等，说明反应达到了平衡，d正确；答案选bd；若第三组反应3h后已达平衡，反应的N2的为×6．0×10-6mol＝3．0×10-6mol，第三组N2的转化率为×100%＝3×10-4%；第四组温度最高但达平衡时，氨气的物质的量最小，可能是催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢。