Question

【題目】氨在國民經(jīng)濟中占有重要地位。完成合成氨工業(yè)中有關(guān)問題。

（1）合成氨工業(yè)中，合成塔中每產(chǎn)生2 mol NH3，放出92.2 kJ熱量。

①高溫高壓、催化劑條件下，工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式為：____________________________________________。

②若起始時向容器內(nèi)放入0.2 mol N2和0.6 mol H2，達到平衡后放出的熱量為Q,則Q值______18.44 kJ（填“﹥”“＝”或“﹤”）。

（2）NH3(g)與CO2(g) 經(jīng)過兩步反應(yīng)合成尿素（CO(NH2)2），兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下：

①則2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝_________kJ/mol。

②在一定溫度和壓強下，若①中的反應(yīng)，NH3和CO2的物質(zhì)的量之比（氨碳比）n(NH3)/n(CO2)＝x。下圖是氨碳比（x）與CO2平衡轉(zhuǎn)化率（α）的關(guān)系。

α隨著x增大而增大的原因是_________________________________。

③圖中B點處，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率_______________。

（3）將N2和H2各1 mol充入一密閉容器中，在一定條件下發(fā)生合成氨反應(yīng)。反應(yīng)至平衡的過程中，N2的體積分數(shù)將_______________（填序號）。

a．一直減小 b．始終不變 c．一直增大 d．無法確定

Answer 1

【答案】 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=－92.2kJ/mol ﹤ －134 c(NH3)增大，平衡正向移動 32% b

【解析】試題分析：（1）①熱化學(xué)方程式要標(biāo)出反應(yīng)物、生成物的聚集狀態(tài)、放熱反應(yīng)焓變?yōu)樨撝?/span>；②該反應(yīng)為可逆反應(yīng)， 0.2 mol N2和0.6 mol H2生成氨氣的物質(zhì)的量小于0.4mol；（2）①根據(jù)圖示2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s) ΔH＝ -272 kJ/mol；H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝+138 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律計算2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) 的焓變；② x增大，說明增大氨氣的濃度，平衡正向移動；③利用“三段式”計算B點處，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率；（3）設(shè)參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)“三段式”計算N2的體積分數(shù)。

解析：（1）①熱化學(xué)方程式要標(biāo)出反應(yīng)物、生成物的聚集狀態(tài)、放熱反應(yīng)焓變?yōu)樨撝?/span>，高溫高壓、催化劑條件下，工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=－92.2kJ/mol；②該反應(yīng)為可逆反應(yīng)， 0.2 mol N2和0.6 mol H2生成氨氣的物質(zhì)的量小于0.4mol，所以達到平衡后放出的熱量為Q<18.44 kJ；（2）①根據(jù)圖示2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s) ΔH＝ -272 kJ/mol；②H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝+138 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律①+②得2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝ -134kJ/mol；② x增大，說氨氣的濃度增大，平衡正向移動，所以CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大；③設(shè)B點CO2的投料為x，則NH3的投料為4x；

32% ；

（3）設(shè)參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量為xmol，

N2的體積分數(shù)為 ， 所以N2的體積分數(shù)始終不變，故b正確。