Question

合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实。

（1）已知N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol^－1。在一定条件下反应时，当生成标准状况下33.6 L NH₃时，放出的热量为________。

（2）合成氨混合体系在平衡状态时NH₃的百分含量与温度的关系如图所示。由图可知：

①温度T₁、T₂时的平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁__________K₂ (填“>”或“<”)。若在恒温、恒压条件下，向平衡体系中通入氦气，平衡__________移动(填“向左”、“向右”或“不”)。

②见右图，T₂温度时，在1 L的密闭容器中加入2.1 mol N₂、1.5 mol H₂，经10 min达到平衡，则v(H₂)＝________mol/ (L.min)达到平衡后，如果再向该容器内通入N₂、H₂、NH₃各0.4 mol，则平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”)。

（3）工业上用CO₂和NH₃反应生成尿素：CO₂(g)＋2NH₃(g)H₂O(l)＋CO(NH₂)₂(l) ΔH，在一定压强下测得如下数据：

①则该反应ΔH______0，表中数据a______d，b______f(均选填“>”、“＝”或“<”)。

②从尿素合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO₂、NH₃，应如何处理？_________________。

Answer

（1）69.15 kJ 2分 （2）①＞ 1分 向左 1分

②0.09 mol·L－1·min－1 2分 向右 2分 （3）①＞ 1分 ＜ 1分 ＜ 1分

②净化后重新充入合成塔内，循环利用，提高原料利用率 2分

【解析】

试题分析：（1）标准状况下33.6L氨气的物质的量是33.6L÷22.4L/mol＝1.5mol，根据热化学方程式可知放出的热量＝92．2kJ/mol×1/2×1.5mol＝69.15 kJ。

（2）①根据图像，B点NH3的百分含量小于A点NH3的百分含量，所以K1＞K2 ；若在恒温、恒压条件下，向平衡体系中通入氦气，原反应体系气体的压强减小，平衡向气体系数增大的方向移动，即向左移动。

②根据“三段式”进行计算，设N2转化浓度为X，则

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始浓度（mol•L‾1） 2.1 1.5 0

转化浓度（mol•L‾1） X 3X 2X

平衡浓度（mol•L‾1）2.1—X 1.5—3X 2X

根据T2时NH3的百分含量为20%，则2X/(2.1—X+1.5—3X+2X)＝20%，解得X＝0.3，则v(H2)＝0.9mol/L÷10min＝0.09mol·L-1·min-1；根据平衡浓度可求平衡常数K＝(0.6mol•L‾1)2÷[1.8mol/L×(0.6mol•L‾1)3]＝0.93(mol•L‾1)-2，再向该容器内通入N2、H2、NH3各0.4mol，则Q＝(1mol•L‾1)2÷[2.2mol/L×(1mol•L‾1)3]＝0.45(mol•L‾1)-2，Q＜K，所以平衡向右移动。

（3）①分析图表当氨气和二氧化碳物质的量之比等于1时，随温度升高，CO2转化率增大，说明反应正向进行，正向是吸热反应，△H＞0；氨气和二氧化碳物质的量之比增大，平衡正向进行，二氧化碳转化率增大，a＜d，依据图表数据反应是吸热反应，b＜c，e＜f，b＜e，得到；b＜f。

②CO2、NH3为反应物，所以净化后重新充入合成塔内，循环利用，提高原料利用率。

考点：考查化学反应与热量变化、反应速率、平衡常数、化学平衡移动、化学计算。