合成氨工业是我省开磷集团的重要支柱产业之一．氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用． （1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2+3H2⇌2NH3．该可逆反应达到平衡的标志是；A.3v（H2）正=2v（NH3）逆B．单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2C．容器内的总压强不再随时间而变化D．混合气体的密度不再随时间变化（2）氨气具有还原性，例如，氨气能与卤素单质发生置换反应．已知几种化学键的键能数据如表所示：请写出氨气与溴蒸汽反应的热化学方程式； 化学键
2019-11-27
合成氨工业是我省开磷集团的重要支柱产业之一．氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用．
（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2+3H2⇌2NH3．该可逆反应达到平衡的标志是___；
A.3v（H2）正=2v（NH3）逆
B．单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2
C．容器内的总压强不再随时间而变化
D．混合气体的密度不再随时间变化
（2）氨气具有还原性，例如，氨气能与卤素单质发生置换反应．已知几种化学键的键能数据如表所示：
请写出氨气与溴蒸汽反应的热化学方程式___；
| 化学键 | N-H | N≡N | Br-Br | H-Br |
| 键能/kJ•mol-1 | 391 | 946 | 194 | 366 |
（3）工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气．某研究性学习小组的同学模拟工业制取氨气的原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中，测得如下表所示数据．请回答下列问题：
| 时间/min | CH4（mol） | H2O（mol） | CO （mol） | H2 （mol） |
| 0 | 0.40 | 1.00 | 0 | 0 |
| 5 | a | 0.80 | c | 0.60 |
| 7 | 0.20 | b | 0.20 | d |
| 10 | 0.21 | 0.81 | 0.19 | 0.64 |
①分析标准数据，判断5min时反应是否处于平衡状态（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v（CH4）=___；
②该温度下，上述反应的平衡常数K=___；
③反应在7-10min内，CO的物质的量减少的原因可能是___（填字母）
A．减少CH4的物质的量 B．降低温度 C．升高温度 D．充入H2
（4）氨的催化氧化：4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（g）是工业制硝酸的重要反应．在1L密闭容器中充入4molNH3（g）和5molO2（g），保持其他条件不变，测得c（NO）与温度的关系如图所示．该反应的△H___0（填“>”、“<”
或“=”）；T0温度下，NH3的转化率为___．
优质解答
（1）A．3v（H2）正=2v（NH3）逆，化学反应速率之比与化学计量数之比不等，则正逆反应速率不等，没有达到平衡状态，故A错误；
B．单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2，只能说明反应正向进行，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．该反应为气体体积缩小的反应，反应过程中气体的物质的量发生变化，容器内压强也发生变化，容器内压强不再随时间而变化，说明各组分的浓度不再变化，正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故C正确；
D．密度ρ=，气体总质量不变，容器体积不变，则混合气体的密度不再随时间变化，所以密度不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故D错误；故选C，
故答案为：C；
（2）氨气与溴蒸汽反应生成氮气和溴化氢，反应的化学方程式为：2NH3+3Br2=N2+6HBr，
反应的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能=2×3×391KJ/mol+3×194KJ/mol-946KJ/mol-6×366KJ/mol=-214KJ/mol，则反应的热化学方程式为：
2NH3 （g）+3Br2（g）=N2（g）+6HBr（g）△H=-214KJ/mol，
故答案为：2NH3 （g）+3Br2（g）=N2（g）+6HBr（g）△H=-214KJ/mol；
（3）①根据CO和H2的物质的量的变化情况可以判断，5〜7min之间反应是处于平衡状态，所以5min时反应是处于平衡状态；
前5min平均反应速率v（CH4）===0.02mol/L•min-1；
故答案为：是；0.02mol•min-1；
②CH4（g）+H2O⇌CO（g）+3H2（g）
起始（mol/L） 0.20 0.50 0 0
反应（mol/L） 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡（mol/L） 0.10 0.40 0.10 0.30
该反应的平衡常数K==0.0675，
故答案为：0.0675；
③反应在7～10min之间，CO的物质的量减少，加入氢气能让平衡逆向移动，减少一氧化碳的浓度，
故答案为：D；
（4）在1L密闭容器中充入4molNH3（g）和5molO2（g），保持其他条件不变，测得c（NO）与温度的关系如图所示随温度升高，NO浓度增大后减小说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H<0，结合三行计算列式得到，T0温度下NO浓度为3mol/L，物质的量为3mol，
4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（g）
起始量（mol） 4 5 0 0
变化量（mol） 3 3.75 3 4.5
平衡量（mol） 1 1.25 3 4.5
氨气转化率=×100%=75%，
故答案为：<；75%．
（1）A．3v（H2）正=2v（NH3）逆，化学反应速率之比与化学计量数之比不等，则正逆反应速率不等，没有达到平衡状态，故A错误；
B．单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2，只能说明反应正向进行，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．该反应为气体体积缩小的反应，反应过程中气体的物质的量发生变化，容器内压强也发生变化，容器内压强不再随时间而变化，说明各组分的浓度不再变化，正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故C正确；
D．密度ρ=，气体总质量不变，容器体积不变，则混合气体的密度不再随时间变化，所以密度不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故D错误；故选C，
故答案为：C；
（2）氨气与溴蒸汽反应生成氮气和溴化氢，反应的化学方程式为：2NH3+3Br2=N2+6HBr，
反应的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能=2×3×391KJ/mol+3×194KJ/mol-946KJ/mol-6×366KJ/mol=-214KJ/mol，则反应的热化学方程式为：
2NH3 （g）+3Br2（g）=N2（g）+6HBr（g）△H=-214KJ/mol，
故答案为：2NH3 （g）+3Br2（g）=N2（g）+6HBr（g）△H=-214KJ/mol；
（3）①根据CO和H2的物质的量的变化情况可以判断，5〜7min之间反应是处于平衡状态，所以5min时反应是处于平衡状态；
前5min平均反应速率v（CH4）===0.02mol/L•min-1；
故答案为：是；0.02mol•min-1；
②CH4（g）+H2O⇌CO（g）+3H2（g）
起始（mol/L） 0.20 0.50 0 0
反应（mol/L） 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡（mol/L） 0.10 0.40 0.10 0.30
该反应的平衡常数K==0.0675，
故答案为：0.0675；
③反应在7～10min之间，CO的物质的量减少，加入氢气能让平衡逆向移动，减少一氧化碳的浓度，
故答案为：D；
（4）在1L密闭容器中充入4molNH3（g）和5molO2（g），保持其他条件不变，测得c（NO）与温度的关系如图所示随温度升高，NO浓度增大后减小说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H<0，结合三行计算列式得到，T0温度下NO浓度为3mol/L，物质的量为3mol，
4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（g）
起始量（mol） 4 5 0 0
变化量（mol） 3 3.75 3 4.5
平衡量（mol） 1 1.25 3 4.5
氨气转化率=×100%=75%，
故答案为：<；75%．