Question

【題目】氨是最重要的氮肥,是產量最大的化工產品之一。其合成原理為:

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,

I. 該反應 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol 在一密閉容器中發生，下圖是某一時間段反應速率與反應進程的關系曲線圖。

(1)t1、t3、t4時刻，體系中分別是什么條件發生了變化？

t1___________，t3____________，t4__________。

(2)下列時間段中，氨的百分含量最高的是__________

A．0～t1 B．t2～t3

C．t3～t4 D．t4～t5

II. 在密閉容器中，投入1mol N2和3 mol H2在催化劑作用下發生反應:

(1)當反應達到平衡時，N2和H2的濃度比是___________；N2和H2的轉化率比是___________。

(2)縮小體積增大壓強，混合氣體的平均相對分子質量________ (填“變大”、“變小”或“不變”)。

(3)當達到平衡時，充入氬氣，并保持總壓強不變，平衡將___________(填“正向”、“逆向”或“不移動”)。

(4)已知合成氨的反應在298K時：正反應的△H=-92．4kJ/mol，△S=-0.1982kJ/(mol·K)，根據焓變和熵變判斷298K下合成氨反應________(填“能”或“不能”)自發進行。

(5)若容器恒容、絕熱，該反應達到平衡的標志是___________

①反應速率v(N2)：v(H2)：v(NH3)=1：3：2

②各組分的物質的量濃度不再改變

③體系的壓強不再發生變化

④混合氣體的密度不變

⑤體系的溫度不再發生變化

⑥2V正(N2) =V正(NH3)

⑦單位時間內3mol H-H斷裂同時2mol N-H也斷裂．

Answer 1

【答案】升溫加入催化劑減壓A1∶31∶1變大逆向能②③⑤

【解析】

由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ·mol-1，可知，該反應為放熱反應，且為氣體體積減小的反應。

I.(1)由圖可知，t1正逆反應速率均增大，且逆反應速率大于正反應速率，改變條件應為升高溫度；t3正逆反應速率同等程度的增大，改變條件應為使用催化劑；t4時正逆反應速率均減小，且逆反應速率大于正反應速率，改變條件應為減小壓強，故答案為：升高溫度；加入催化劑；減壓

(2)由圖可知，t1平衡逆向移動，t3不移動，t4平衡逆向移動，均使氨氣的含量減少，則t0～t1氨氣的含量最大，故答案為：A；

II.(1) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始(mol) 1 3 0

反應(mol) x 3x 2x

平衡(mol)1-x 3-3x 2x

當反應達到平衡時，N2和H2的濃度之比等于物質的量之比==；N2和H2的轉化率比=：=，故答案為：；；

(2)縮小體積增大壓強，平衡正向移動，氣體的物質的量減小，但質量不變，因此混合氣體的平均相對分子質量變大，故答案為：變大；

(3)當達到平衡時，充入氬氣，并保持總壓強不變，體積增大，相當于減小壓強，平衡逆向移動，故答案為：逆向；

(4)298K時：合成氨的正反應的△H=-92．4kJ/mol，△S=-0.1982kJ/(mol·K)，根據△G=△H-T△S=(-92．4kJ/mol)-298K×[-0.1982kJ/(mol·K)]=-33.34＜0時，反應能自發進行，故答案為：能；

(5)①任何時候都滿足反應速率v(N2)：v(H2)：v(NH3)=1：3：2，不能判斷是否達到平衡狀態，錯誤；②各組分的物質的量濃度不再改變，是達到和諧平衡的標志，正確；③容器恒容、絕熱，該反應為氣體物質的量減少的反應，說明氣體的物質的量為變量，即體系的壓強為變量，因此壓強不再發生變化，能夠說明達到平衡狀態，正確；④容器的體積和氣體的質量均不變，混合氣體的密度始終不變，不能判斷是否達到平衡狀態，錯誤；⑤容器恒容、絕熱，該反應為放熱反應，容器中氣體的溫度是變量，因此體系的溫度不再發生變化，能夠說明達到平衡狀態，正確；⑥2V正(N2) =V正(NH3) 不能說明正、逆反應速率的關系，因此不能判斷是否達到平衡狀態，錯誤；⑦根據N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，單位時間內3mol H-H斷裂同時有2mol N-H斷裂，表示正反應速率大于逆反應速率，不是平衡狀態，錯誤；故答案為：②③⑤。