Question

【題目】工業合成氨的反應為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是一個放熱的可逆反應，反應條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑。已知形成1 mol H—H鍵、1 mol N—H鍵、1 mol N≡N鍵放出的能量分別為436 kJ、391 kJ、946 kJ。則：

(1)若1 mol氮氣完全反應生成氨氣可放出的能量為________ kJ。

(2)如果將1 mol氮氣和3 mol氫氣混合，使充分反應，反應放出的能量總小于上述數值，為什么___________？

(3)實驗室模擬工業合成氨時，在容積為2 L的密閉容器內，反應經過10分鐘后，生成10 mol 氨氣，則用氮氣表示的化學反應速率是________ mol·L－1·min－1。

(4)一定條件下，當合成氨的反應達到化學平衡時，下列說法正確的是________。

a．正反應速率和逆反應速率相等

b．正反應速率最大，逆反應速率為0

c．氮氣的轉化率達到最大值

d．氮氣和氫氣的濃度相等

e．N2、H2和NH3的體積分數相等

f．反應達到最大程度

(5)根據題目所給條件，判斷影響該反應速率的因素有________、________、__________。

Answer 1

【答案】92 該反應是可逆反應，1 mol氮氣和3 mol 氫氣不能完全反應，放出的能量總是小于92 kJ 0.25 acf 溫度 壓強 催化劑

【解析】

（1）根據斷鍵吸熱、形成化學鍵放熱分析解答；

（2）根據反應是可逆反應分析解答；

（3）根據v＝△c/△t結合反應速率之比是化學計量數之比計算；

（4）根據平衡狀態的含義、特征分析解答；

（5）根據影響反應速率的外界條件分析解答。

（1）由化學方程式3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)可知，1mol氮氣完全反應需要消耗3 mol氫氣，可生成2 mol 氨氣。拆開3 mol H—H鍵和1 mol N≡N鍵需要吸收的能量為436 kJ×3＋946 kJ＝2254 kJ，但是生成2 mol氨氣即生成6 mol N—H鍵可放出能量391 kJ×6＝2346 kJ，因此放出的能量為2346 kJ－2254 kJ＝92 kJ。

（2）由于該反應是可逆反應，1 mol氮氣和3 mol氫氣不能完全反應，因此放出的能量總是小于92 kJ 。

（3）Δc(NH3)＝10 mol÷2 L＝5 mol·L－1，v(NH3)＝5 mol·L－1÷10 min＝0.5 mol·L－1·min－1，反應速率之比是化學計量數之比，則v(N2)＝1/2v(NH3)＝0.25 mol·L－1·min－1。

（4）a．反應達到化學平衡時正反應速率和逆反應速率相等，a正確；

b．反應達到化學平衡時正反應速率和逆反應速率相等，但不為0，b錯誤；

c．反應達到化學平衡時氮氣的轉化率達到最大值，c正確；

d．反應達到化學平衡時氮氣和氫氣的濃度不再發生變化，但二者不一定相等，d錯誤；

e．反應達到化學平衡時N2、H2和NH3的體積分數不再發生變化，但不一定相等，e錯誤；

f．反應達到化學平衡時即表明反應達到最大程度，f正確；

答案選acf；

（5）根據題意“反應條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑”可知該反應的速率受溫度、壓強和催化劑的影響。