Question

【題目】氨是生產硝酸、尿素等物質的重要原料，工業合成氨是最重要的化工生產之一。

（1）氨催化氧化法是工業制硝酸的主要方法。

已知:2NO(g)+3H2(g)2NH3(g)+O2(g) △H1=-272．9 kJ·mol-1， 2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H2= -483．6kJ·mol-1，則4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+ 6H2O(g)△H3= 。

（2）恒容密閉容器中進行合成氨反應N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H4 = - 92． 4 kJ·mol-1，

ΔS＝-198．2Jmol-1K-1。其化學平衡常數(K)與溫度的關系如下表:

溫度/K	398	498	…
平衡常數(K)	K1	K2	…

K1 K2(填“＞”或“＜”)，請分析，298K時，合成氨反應能否自發進行 。

（3） 向氨合成塔中充入10molN2和40mol H2進行氨的合成，一定溫度(T)下平衡混合物中氨氣的體積分數與壓強(p)的關系如圖1所示。下列說法正確的是 (填字母)。

A．由圖可知增大體系壓強(p)，有利于增大氨氣在混合氣體中的體積分數

B．若圖中T=500℃，則溫度為450℃時對應的曲線是b

C．工業上采用500℃溫度可有效提高氮氣的轉化率

D．當3v正(H2)=2v逆(NH3)時，反應達到平衡狀態

當溫度為T、氨氣的體積分數為25%時，N2的轉化率為 。

（4）工業上用NH3生產硝酸時，將NH3和O2按體積比1:2混合通入某特定條件的密閉容器中進行反應，所有物質不與外界交換，最后所得溶液中溶質的質量分數為 。

（5）氨碳比［n(NH3)/n(CO2)］對合成尿素的反應：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)有影響。T℃時，在一定體積為2L的恒容密閉容器中，將物質的量之和為3 mol的NH3和CO2以不同的氨碳比進行反應，結果如圖2所示，a、b分別表示CO2或NH3的轉化率，c表示平衡體系中尿素的體積分數。［n(NH3)/n(CO2)］ 時，尿素產量最大；該條件下反應的平衡常數K= 。

Answer 1

【答案】

（1）-905．0kJ·mol-1

（2）＞；能自發進行。

（3）AB；50%

（4）77．8%

（5）2；40

【解析】

試題分析：（1）已知:①2NO(g)+3H2(g)2NH3(g)+O2(g)△H1=-272．9 kJ·mol-1，②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2= -483．6kJ·mol-1，根據蓋斯定律，將②×3-①×2，得4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+ 6H2O(g)△H3=(-483．6kJ·mol-1)×3-(-272．9 kJ·mol-1)×2=-905．0kJ·mol-1，故答案為：-905．0kJ·mol-1

（2） N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H4 = - 92． 4 kJ·mol-1，反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，因此K1＞K2，298K時，△G=△H-T△S=(- 92． 4 kJ·mol-1)-298K×(-198．2Jmol-1K-1)=-33.3 kJ·mol-1＜0，能自發進行，故答案為：＞；能自發進行。

（3）A．N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)，增大體系壓強(p)，平衡正向移動，有利于增大氨氣在混合氣體中的體積分數，正確；B．N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H4 = - 92． 4 kJ·mol-1，反應為放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，氨氣在混合氣體中的體積分數增大，若圖中T=500℃，則溫度為450℃時對應的曲線是b，正確；C．工業上采用500℃溫度是因為催化劑的活性在該溫度下較強，和加快反應速率，但不利于提高氮氣的轉化率，錯誤；D．當2v正(H2)=3v逆(NH3)時，反應達到平衡狀態，錯誤；故選AB；設生成氨氣的物質的量為x，則反應的氮氣的物質的量為，則=25%，x=10mol，N2的轉化率為×100%=50%，故答案為：AB；50%

（4）由4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 、4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3可得：NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O，則按理論上的原料比將原料放在一個具有反應條件的密閉容器中進行，所有物質不與外界交換，則生成1molHNO3、molH2O，則硝酸的質量分數為：×100%=77.8%，故答案為：77.8%；

（5）由圖可知，橫坐標為n(NH3)/n(CO2)=2時，尿素的體積分數最大，且y點氨氣的轉化率為80%，

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

起始濃度(mol/L) 1 0.5 0 0

變化濃度(mol/L) 0.8 0.4 0.4 0.4

平衡濃度(mol/L) 0.2 0.1 0.4 0.4

平衡常數K==40，故答案為：2；40。