Question

【題目】以下是處于研究階段的“人工固氮”的新方法。N2在催化劑表面與水發生反應：2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)-1530.4kJ，完成下列填空：

(1)該熱化學反應方程式的意義是________________________________________。

(2)上述反應達到平衡后，保持其他條件不變，升高溫度，重新達到平衡時_______。

a．平衡常數K增大 b．H2O的濃度減小

c．容器內的壓強增大 d．v逆(O2)減小

(3)部分實驗數據見下表（條件：2L容器、催化劑、光、N21mol、水3mol、反應時間3 h）：

序號	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

第四組容器中3小時內以NH3表示的平均反應速率是________________。第四組容器內NH3生成量最小的可能原因是_________________________________________。

(4)若用該反應進行工業生產，請選擇適宜的條件___________________________ 。

(5)氨氣大量用于制尿素，銨態氮肥以及硝酸，氨還可用做致冷劑。在(NH4)2SO4溶液中存在水解反應，常溫下該水解反應的平衡常數表達式可表示為K=_____________。

(6)有等濃度的下列三種溶液：①NH4Cl　②(NH4)2SO4　③NH4HSO4，c(NH4+)由大到小的順序是____________________；若換成pH值相等，則三種溶液中，c(NH4+)由大到小的順序是____________________。

Answer 1

【答案】2mol氮氣在催化劑表面與6mol水完全反應生成4mol氨氣和3mol氧氣需吸收1530.4 kJ的熱量 a c 3.33×10-7mol/L·h 催化劑在80℃活性減小，反應速率反而減慢 選擇高效催化劑、適宜溫度(60℃)、及時將產物移出反應容器 K=或 ②＞③＞① ①＝②＞③

【解析】

(1)該熱化學反應方程式的意義是2mol氮氣在催化劑表面與6mol水完全反應生成4mol氨氣和3mol氧氣需吸收1530.4kJ的熱量；
(2)a．正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡常數K增大，故選；
b．升高溫度，H2O是液態，濃度是定值，故不選；
c．溫度越高，壓強越大；此外升高溫度，平衡正向移動，生成的氣體的物質的量增大，容器內的壓強增大，故選；
d．升高溫度，正逆反應速率都增加，故不選；
故答案為：ac；
(3)3小時內NH3物質的量的變化量為2×106mol，=3.33×10-7mol/(Lh)；該反應是吸熱反應，溫度升高平衡應該正向移動，氨氣的物質的量應該最大，但是第四組溫度最高，達平衡時，氨氣的物質的量最小，說明反應速率變慢，可能是催化劑在80℃活性減小，反應速率反而減慢；

(4)進行工業生產，要反應速率快，轉化率高，從速率方面考慮應選擇高效催化劑、提高溫度，從轉化率方面考慮應及時將產物移出反應容器；
(5)①在(NH4)2SO4溶液中存在水解反應，NH4++H2ONH3H2O+H+，常溫下該水解反應的平衡常數表達式可表示為K=或；
②物質的量濃度相同的下列溶液：①NH4Cl、②(NH4)2SO4、③NH4HSO4；先不考慮水解，則②(NH4)2SO4含有2個NH4+，所以其NH4+的濃度大于其它兩種物質，①NH4Cl③NH4HSO4比較，③水解受到抑制，即NH4+的量較多，即溶液中c(NH4+)③＞①，所以按c(NH4+)由大到小的順序排列為②＞③＞①；

相同pH的(NH4)2SO4與NH4Cl溶液中，都存在NH4++H2ONH3H2O+H+，pH相同則c(H+)相同，說明NH4+的水解程度相同，則c(NH4+)相同；由于NH4HSO4電離時產生H+，所以需要較少的NH4+水解即可使c(H+)與(NH4)2SO4和NH4Cl相同，因此NH4HSO4中NH4+的濃度小于(NH4)2SO4和NH4Cl，所以按c(NH4+)由大到小的順序排列為：①=②＞③。