Question

12．利用N₂和H₂可以實現(xiàn)NH₃的工業(yè)合成，而氨又可以進一步制備硝酸．
已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
（1）氨催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0 kJ/mol．
 （2）研究在其他條件不變時，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反應(yīng)的影響．實驗結(jié)果如圖所示（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）：
①圖象中T₂和T₁的關(guān)系是：T₂低于T₁（填“高于”“低于”“等于”“無法確定”）．
②a、b、c三點中，N₂轉(zhuǎn)化率最高的是c （填字母）．
③若容器容積為1L，T₂℃在起始體系中加入1mol N₂，n（H₂）=3mol，經(jīng)過5min反應(yīng)達(dá)到平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則v（NH₃）=0.24 mol/（L．min）．保持容器體積不變，若起始時向容器內(nèi)放入2mol N₂和6mol H₂，達(dá)平衡后放出的熱量為Q，則Q＞110.88kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）由已知熱化學(xué)方程式根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
由蓋斯定律可知，①×2-②×2+③×3得；
（2）①根據(jù)溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進行；
②根據(jù)增加氫氣的物質(zhì)的量化學(xué)平衡向著正反應(yīng)方向移動；
③化學(xué)平衡三行計算列式計算，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$，結(jié)合平衡計算H₂的轉(zhuǎn)化率為60%時放出的熱量，若起始時向容器內(nèi)放入2mol N₂和6mol H₂，相當(dāng)于增大壓強平衡正向進行，反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進行徹底，放出熱量小于2×92.4kJ/mol=184.8KJ，大于H₂的轉(zhuǎn)化率為60%時放出的熱量的2倍；

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
由蓋斯定律可知，①×2-②×2+③×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol；
（2）①反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進行，從T₁到T₂生成物氨氣的量增加，平衡正移，故T₂＜T₁，故答案為：低于；
②b點代表平衡狀態(tài)，c點又加入了氫氣，故平衡向右移動，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：c；
③化學(xué)平衡三行計算列式計算，
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）1         3         0
變化量（mol）0.6      3×60%    1.2
平衡量（mol） 0.4       1.2      1.2
反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1.2mol}{1L}}{5min}$=0.24mol/（L．min），
此時反應(yīng)放出熱量=92.4kJ/mol×$\frac{1.8}{3}$=55.44KJ，
結(jié)合平衡計算H₂的轉(zhuǎn)化率為60%時放出的熱量，若起始時向容器內(nèi)放入2mol N₂和6mol H₂，相當(dāng)于增大壓強平衡正向進行，反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進行徹底，放出熱量小于2×92.4kJ/mol=184.8KJ，大于H₂的轉(zhuǎn)化率為60%時放出的熱量的2倍，即熱量＞55.44KJ×2=110.88kJ，
故答案為：0.24 mol/（L．min），＞；

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、影響平衡移動的因素、平衡圖象、化學(xué)平衡計算等，難度中等，注意掌握三段式解題法與蓋斯定律應(yīng)用．