Question

（6分）自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N₂與O₂反應生成NO。

（1）在不同溫度下，反應N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) DH＝a kJ·mol^－1的平衡常數K如下表：

溫度/℃	1538	1760	2404
平衡常數K	0.86×10－4	2.6×10－4	64×10－4

       該反應的△H    0（填“＞”、“＝”或“＜”）。

(2)2404℃時，在容積為1.0L的密閉容器中通入2.6molN₂和2.6mol O₂，計算反應：

N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)達到平衡時N₂的濃度為         。（此溫度下不考慮O₂與NO的反應。計算結果保留兩位有效數字）

(3)科學家一直致力于研究常溫常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道：在常溫、常壓光照條件下，N₂在催化劑(摻有少量Fe₂O₃的TiO₂)表面與水發生反應，生成的主要產物為NH₃。相應的熱化學方程式如下：

2N₂(g)＋6H₂O(1)＝4NH₃ (g)＋3O₂(g)   DH＝＋1530kJ·mol^－1

  則氨催化氧化反應4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(1)的反應熱DH＝         。  （用含a的代數式表示）

 

Answer 1

（1）＞  (2)2.5mol/L   （3）（2a-1530)kJ·mol^－

解析:（1）根據表中數據可知，升高溫度，平衡常數增大，所以反應是吸熱反應，即△H＞0.

（2）                     N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)

起始量（mol）             2.6   2.6        0

轉化量（mol）              x     x         2x

平衡量（mol）           2.6-x  2.6-x       2x

根據該溫度下的平衡常數可知

解得x＝0.1mol，所以平衡時氮氣的濃度為

（3）考查蓋斯定律的應用。將反應①N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) DH＝a kJ·mol^－1和反應②2N₂(g)＋6H₂O(1)＝4NH₃ (g)＋3O₂(g)    DH＝＋1530kJ·mol^－1疊加，即①×2－②得到4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(1)，所以其反應熱是（2a－1530)kJ·mol^－。