Question

據(jù)報道，在一定條件下，N₂在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng)，主要產(chǎn)物為NH₃，相應(yīng)的反應(yīng)方程式為：2N₂（g）+6H₂O （g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=Q kJ/mol
（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為

 

．
（2）取五份等體積N₂和H₂O的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入體積相同的恒容密閉容器中，在溫度不同的情況下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)相同時間后，測得氮氣的體積分數(shù)φ（N₂）與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如上圖所示，則上述反應(yīng)的Q

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡建立的過程,反應(yīng)熱和焓變

專題：

分析：（1）平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；
（2）曲線的變化先增大后變小．我們知道溫度升高反應(yīng)速率加快．在此題中，反應(yīng)相同時間，低溫下的兩點是未達到平衡的兩點，隨溫度的升高，氮氣的體積分數(shù)隨溫度升高而變大，曲線的最高點是某溫度下達到平衡的點，之后的兩點，皆是平衡后的氮氣的體積分數(shù)，且隨溫度升高而降低，則生成氨氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；

解答： 解：（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：K=

c4(NH3)c3(O2)

c2(N2)c6(H2O)

，故答案為：

c4(NH3)c3(O2)

c2(N2)c6(H2O)

；
（2）曲線的變化先增大后變小．我們知道溫度升高反應(yīng)速率加快．在此題中，反應(yīng)相同時間，低溫下的兩點是未達到平衡的兩點，隨溫度的升高，氮氣的體積分數(shù)隨溫度升高而變大，曲線的最高點是某溫度下達到平衡的點，之后的兩點，皆是平衡后的氮氣的體積分數(shù)，且隨溫度升高而降低，則生成氨氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即此反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即Q＞0，故答案為：＞；

點評：本題以人工固氮為載體來考查化學(xué)反應(yīng)原理中的化學(xué)反應(yīng)的限度（平衡態(tài)的建立、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)平衡與反應(yīng)熱），平衡常數(shù)書寫方法，難度中等．