Question

（12分）氨在國民經(jīng)濟中占有重要地位。

（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工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是_______。

②若起始時向容器內(nèi)放入2 mol N₂和6 mol H₂，達(dá)平衡后放出的熱量為Q，則Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。

③已知：

1 mol N-H鍵斷裂吸收的能量約等于_______kJ。

（2）工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH₃和CO₂為原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①焓變ΔH（填“>”、“<”或“=”）_______0。

②在一定溫度和壓強下，若原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比（氨碳比），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上圖中的B點處，NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為_______。

 

Answer 1

【答案】

（1）①  

② <     ③391

（2）① <     ②c(NH₃)增大，平衡正向移動    ③32%

【解析】

試題分析：（1）合成氨工業(yè)中每產(chǎn)生2 mol NH₃，放出92.2 kJ熱量。根據(jù)定量關(guān)系可以得到①工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是① ；由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)所以2 mol N₂和6 mol H₂完全反應(yīng)理論上可以放出184.4 kJ熱量，但是實際中得到的只能比184.4 kJ少所以②若起始時向容器內(nèi)放入2 mol N₂和6 mol H₂，達(dá)平衡后放出的熱量為Q<184.4 kJ。

③已知：

 

所以由反應(yīng)熱的計算公式可得6 mol N-H鍵能—（1 mol N-N鍵能+3 mol H-H鍵能）=92.2kj

所以1 mol N-H鍵斷裂吸收的能量約等于391kJ。

（2）由該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

 

可以看到溫度越高，平衡向吸熱方向移動，K越小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，即逆反應(yīng)方向就是吸熱方向所以正反應(yīng)方向為放熱反應(yīng)，所以①焓變ΔH<0。

② 2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)增加NH₃的濃度，平衡會向正反應(yīng)方向移動，所以CO₂平衡轉(zhuǎn)化率會增大                 

2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)

起始量物質(zhì)的量：   4x      x             0           0

變化量物質(zhì)的量：   2y      y             y           y

平衡量物質(zhì)的量：  4x-2y    x-y            y           y

CO₂平衡轉(zhuǎn)化率a=y/x=64%      

所以③上圖中的B點處，NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率=2y/4x=32%

考點：熱化學(xué)方程式的書寫反應(yīng)熱的計算化學(xué)平衡

點評：會用化學(xué)鍵計算反應(yīng)熱，會用三行式進(jìn)行化學(xué)平衡的計算，能熟練運用化學(xué)平衡常數(shù)和溫度的變化分析正逆反應(yīng)的吸放熱情況。“三行式”即：第一行表示的是物質(zhì)開始反應(yīng)的量，第二行表示的是物質(zhì)反應(yīng)的量，第三行表示的是物質(zhì)反應(yīng)后的量。