Question

【題目】研究氮的固定具有重要意義。

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

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，在催化劑條件下進行反應①3小時，實驗數據見下表：

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

下列能說明反應①達到平衡狀態的是 （填字母）。K]

a．NH3和O2的物質的量之比為4：3

b．反應混合物中各組份的質量分數不變

c．單位時間內每消耗1molN2的同時生成2molNH3

d．容器內氣體密度不變

若第三組反應3h后已達平衡，第三組N2的轉化率為 ；與前三組相比，第四組反應中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，反應速率反而減慢；

【解析】

試題分析：（1）雷雨天氣中發生自然固氮反應是O2 +N22NO，生成的NO與空氣中的氧氣反應生成NO2，NO2溶于水轉變為HNO3，所以氮元素轉化為最后硝酸鹽而存在于土壤中；根據蓋斯定律①＝②×2-③×3，△H＝-92．4kJmol-1×2+3×571．6kJmol-1＝+1530kJmol-1，K=；

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