Question

【題目】研究氮的固定具有重要意義。

（1）雷雨天氣中發(fā)生自然固氮后，氮元素轉(zhuǎn)化為 而存在于土壤中．處于研究階段的化學(xué)固氮新方法是N2在催化劑表面與水發(fā)生如下反應(yīng)：

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

則△H= ；K= （用K1和 K2表示）。

（2）在四個(gè)容積為2L的密閉容器中，分別充入1mol N2、3mol H2O，在催化劑條件下進(jìn)行反應(yīng)①3小時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：

序號(hào)							第一組					第二組	第三組	第四組
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10﹣6mol）						4.8		5.9	6.0	2.0

下列能說明反應(yīng)①達(dá)到平衡狀態(tài)的是 （填字母）。K]

a．NH3和O2的物質(zhì)的量之比為4：3

b．反應(yīng)混合物中各組份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變

c．單位時(shí)間內(nèi)每消耗1molN2的同時(shí)生成2molNH3

d．容器內(nèi)氣體密度不變

若第三組反應(yīng)3h后已達(dá)平衡，第三組N2的轉(zhuǎn)化率為 ；與前三組相比，第四組反應(yīng)中NH3生成量最小的原因可能是 。

Answer 1

【答案】（1）硝酸鹽；+1530kJmol﹣1；；

（2）bd；3×10﹣4%；催化劑在80℃活性減小，反應(yīng)速率反而減慢；

【解析】

試題分析：（1）雷雨天氣中發(fā)生自然固氮反應(yīng)是O2 +N22NO，生成的NO與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO2，NO2溶于水轉(zhuǎn)變?yōu)镠NO3，所以氮元素轉(zhuǎn)化為最后硝酸鹽而存在于土壤中；根據(jù)蓋斯定律①＝②×2-③×3，△H＝-92．4kJmol-1×2+3×571．6kJmol-1＝+1530kJmol-1，K=；

（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的兩個(gè)根本標(biāo)志是：各物質(zhì)的濃度不再變化、同種物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等。在反應(yīng)2N2（g）+6H2O（l）4NH3（g）+3O2（g）中，a.NH3和O2的物質(zhì)的量之比為4∶3，不能說明NH3和O2的濃度不再改變，a錯(cuò)誤；b.反應(yīng)混合物中各組份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，說明各物質(zhì)的質(zhì)量不變，濃度也就不變，b正確；c.不管在任何時(shí)候單位時(shí)間內(nèi)每消耗1molN2的同時(shí)生成2molNH3，不能判斷是否達(dá)到了平衡，c錯(cuò)誤；d. 由于H2O液態(tài)。反應(yīng)沒有達(dá)到平衡，氣體的質(zhì)量會(huì)發(fā)生改變，如果容器內(nèi)氣體密度不變，說明氣體的消耗和生成速率相等，說明反應(yīng)達(dá)到了平衡，d正確；答案選bd；若第三組反應(yīng)3h后已達(dá)平衡，反應(yīng)的N2的為×6．0×10-6mol＝3．0×10-6mol，第三組N2的轉(zhuǎn)化率為×100%＝3×10-4%；第四組溫度最高但達(dá)平衡時(shí)，氨氣的物質(zhì)的量最小，可能是催化劑在80℃活性減小，反應(yīng)速率反而減慢。