Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮元素的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．

（1）工業(yè)上利用N2和H2可以合成NH3，NH3又可以進(jìn)一步制備肼（N2H4）等．已知：

N2（g）＋2O2（g）＝2NO2（g）ΔH＝＋67.7kJ·mol－1

N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－534.0kJ·mol－1

2NO2（g）N2O4（g）ΔH＝－52.7kJ·mol－1

寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氨氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式________；

（2）在固定體積密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）ΔH＜0，其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表：

T／K	298	398	498
平衡常數(shù)K	4.1×105	K1	K2

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K＝________；

②判斷K1________K2（填寫“＞”， “＝”或“＜”）；

③下列各項能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________（填字母）．

a．v（N2）正＝3v（H2）逆

b．混合氣體的密度保持不變

c．容器內(nèi)壓強保持不變

d．容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1︰3︰2

e．N2和H2的轉(zhuǎn)化率相等

f．體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變

（3）一定溫度下，在1L密閉容器中充入1molN2和3molH2并發(fā)生反應(yīng)．若容器容積恒定，10min達(dá)到平衡時，氣體的總物質(zhì)的量為原來的，則該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K＝________（保留兩位小數(shù)），以NH3表示該過程的反應(yīng)速率v（NH3）＝________；

（4）實驗室制取氨氣的化學(xué)反應(yīng)方程式________。

Answer 1

【答案】2N2H4（g）＋N2O4（g）＝3N2（g）＋4H2O ΔH＝－1083.0kJ·mol－1＞cf0.50（或50%）0.1mol·L－1·min－1Ca（OH）2＋2NH4C1CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

【解析】

(1)已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJmol-1，②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534.0kJmol-1，③2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－52.7kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，②×2-①-③得2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) 故△H=2×(-534.0kJmol-1)-67.7kJmol-1-(－52.7kJmol-1)=-1073.2kJmol-1，故熱化學(xué)方程式為2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1083kJmol-1，故答案為：2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1083kJmol-1；

(2)①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0，平衡常數(shù)計算表達(dá)式k=，故答案為：；

②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，所以K1＞K2，故答案為：＞；

③a．不同物質(zhì)表示速率之比等于系數(shù)之比不能說明到達(dá)平衡，當(dāng)3v(N2)正=v(H2)逆說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故a錯誤；b．反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以密度不變，所以混合氣體的密度保持不變不能作為平衡的標(biāo)志，故b錯誤；c．反應(yīng)前后氣體體積減小，若壓強不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；d．平衡時反應(yīng)混合物中各組分的含量保持不變，但容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比不一定為1：3：2，所以不能作為平衡的標(biāo)志，故d錯誤；e．反應(yīng)的N2和H2的物質(zhì)的量之比為1:3，但起始時N2和H2的物質(zhì)的量之比不一定為1:3，因此轉(zhuǎn)化率不一定相等，故轉(zhuǎn)化率相等不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故e錯誤；f．體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，因為該反應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng)，故平均摩爾質(zhì)量不再改變，能夠判斷達(dá)到了平衡狀態(tài)，故f正確；故選cf；

(3)在1L密閉容器中，充入1molN2和3molH2，一定條件下發(fā)生合成氨反應(yīng)，10min時達(dá)到平衡，依據(jù)平衡三段式列式，設(shè)氮氣轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x，

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0

起始量(mol) 1 3 0

變化量(mol) x 3x 2x

平衡量(mol)1-x 3-3x 2x

平衡混合氣體的總物質(zhì)的量為原來的，則=，得到x=0.5mol，所以N2的轉(zhuǎn)化率α(N2)=×100%=50%，c(NH3)==img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2019/04/22/08/9b4c084c/SYS201904220833492789101234_DA/SYS201904220833492789101234_DA.008.png" width="62" height="33" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />=1mol/L，所以v(NH3)==0.1mol/(Lmin)，故答案為：50%；0.05mol/(Lmin)；

(4)實驗室用氯化銨和熟石灰加熱制取氨氣，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NH4Cl+Ca(OH)2 2 NH3↑+CaCl2+2H2O，故答案為：2NH4Cl+Ca(OH)22 NH3↑+CaCl2+2H2O。