Question

6．氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．
（1）已知：H-H键能为436kJ/mol，N  N键能为945kJ/mol，N-H键能为391kJ/mol．写出工业合成氨反应的热化学方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1（N₂的系数为1mol ）．若反应的过程与能量变化如图所示，则该反应的反应热△H=E₁-E₂．（用图中E₁、E₂表示）
（2）在500℃、2×10⁷Pa和催化剂条件下，向一密闭容器中充入0.5molN₂和1.5molH₂，充分反应后，放出的热量＜46.5kJ填“＞”“＜”或“=”），理由是可逆反应反应物不能完全转化．
（3）将一定量N₂ 和H₂放入2L密闭容器中，在500℃、2×10⁷Pa和催化剂条件下反应，10min后达到平衡，测得N₂、H₂和NH₃的物质的量分别是1mol、2mol、1mol．起始时N₂的物质的量浓度c（N₂）=0.5mol/L；用氢气表示该反应的平均速率v（H₂）=0.075mol/（L•min）；若该反应的平衡常数K值增大，则改变的条件是降低温度，平衡移动的方向是平衡正向移动．

Answer 1

分析 （1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；焓变和起始和终了状态有关，与变化过程无关，逆反应的活化能为E₂，正反应的活化能E₁，结合图分析；
（2）可逆反应不能完全反应，0.5molN₂和1.5molH₂不能全部转化为氨气，该反应的正反应是放热反应；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）依据三段式结合速率公式进行计算；平衡常数只与温度有关．

解答 解：（1）反应发生：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），则△H=945KJ•mol^-1+3×436KJ•mol^-1-6×391KJ•mol^-1=-93 KJ•mol^-1，反应热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1，逆反应的活化能为E₂，正反应的活化能E₁，△H=E₁-E₂，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93 KJ•mol^-1；E₁-E₂；
（2）当0.5mol N₂和1.5mol H₂完全反应时，才能放出46.2kJ的热量，但反应为可逆反应，不能完全进行，则密闭容器中充入0.5mol N₂和1.5mol H₂，充分反应后，放出的热量小于46.2kJ，
故答案为：＜；可逆反应反应物不能完全转化；
（3）将一定量的H₂（g）和N₂（g）放入2L密闭容器中，在500℃、2×10⁷ Pa下达到平衡，测得N₂、H₂和NH₃的物质的量分别是1mol、2mol、1mol，则：
                          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1+0.5        2+1.5           0
变化量（mol）：0.5          1.5               1
平衡量（mol）：1              2                1
起始时N₂的物质的量浓度c（N₂）=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L   用氢气表示该反应的平均速率v（H₂）=$\frac{c（{H}_{2}）}{V}$=$\frac{1.5mol}{\frac{2L}{10min}}$=0.075mol/（L•min），该反应的正反应是放热反应，化学平衡常数增大，平衡正向移动，则降低温度，
故答案为：0.5mol/L；0.075mol/（L•min）；降低温度；平衡正向移动．

点评 本题考查了化学反应的能量变化，化学平衡移动影响因素，为高频考点，注意把握图象识别和理解含义，注意三段式在化学平衡计算中应用，注意化学平衡常数只与温度有关，题目难度中等．