Question

【題目】某溫度時，在2L的密閉容器中，X、Y、Z（均為氣體）三種物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。

(1)由圖中所給數據進行分析，該反應的化學方程式為__________。

(2)若上述反應中X、Y、Z分別為H2、N2 、NH3,某溫度下，在容積恒定為2.0L的密閉容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段時間后反應達平衡狀態，實驗數據如下表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n(NH3)	0	0.24	0.36	0.40	0.40

0~50s內的平均反應速率 v(N2) = __________，250s時，H2的轉化率為____________。

(3)已知：鍵能指在標準狀況下，將1mol氣態分子AB（g）解離為氣態原子A（g），B（g）所需的能量，用符號E表示，單位為kJ/mol。的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，則生成1molNH3過程中___（填“吸收”或“放出”）的能量為____， 反應達到(2)中的平衡狀態時,對應的能量變化的數值為____kJ。

(4)反應達平衡時容器內混合氣體的平均相對分子質量比起始時____（填增大、減小或不變），混合氣體密度比起始時______（填增大、減小或不變）。

(5)為加快反應速率，可以采取的措施是_______

a．降低溫度 b．增大壓強 c．恒容時充入He氣

d．恒壓時充入He氣 e．及時分離NH3

Answer 1

【答案】3X+Y2Z 1.2×10-3mol/(L·s ) 30% 放出 46 kJ 18.4 增大 不變 b

【解析】

(1)從圖像分析，反應中X、Y的物質的量減小，Z的物質的量增多，則X、Y為反應物，Z為生成物，當反應到達2min時，△n(X)=0.3mol，△n(Y)=0.1mol，△n(Z)=0.2mol，化學反應中，各物質的物質的量的變化值與化學計量數呈正比，則△n(X)：△n(Y)：△n(Z)= 3: 1: 2；

(2) 0~50s內的平均反應速率 v(NH3) =，因此v(N2)= ；250s時，生成了氨氣0.4mol，反應的氫氣的物質的量為0.6mol，計算H2的轉化率；

(3)已知N=N的鍵能為946kJ/mol，H-H 的鍵能為436kJ/mol，N-H 的鍵能為39 1kJ/mol，根據N2 + 3H2 2NH3，反應的△H=(946kJ/mol+3×436kJ/mol)-6×391kJ/mol=-92 kJ/mol，因此生成1molNH3過程中的熱量變化為×92 kJ =46 kJ，該反應為放熱反應，反應達到(2)中的平衡狀態時，生成氨氣0.4mol，對應的能量變化為0.4mol ×46KJ = 18.4 kJ；

(4)反應過程中，物質的總質量不變，但物質的量在不斷減小，所以平均相對分子質量在不斷增大；物質的總質量不變，容器的總體積不變，所以密度不變；

(5)根據影響化學反應速率因素進行分析作答。

(1)從圖像可以看出，反應中X、Y的物質的量減小，Z的物質的量增多，則X、Y為反應物，Z為生成物，當反應到達2min時，△n(X)=0.3mol，△n(Y)=0.1mol，△n(Z)=0.2mol，化學反應中，各物質的物質的量的變化值與化學計量數呈正比，則△n(X)：△n(Y)：△n(Z)= 3: 1: 2，所以反應的化學方程式為：3X+Y2Z，故答案為：3X+Y2Z；

(2) 0~50s內的平均反應速率 v(NH3) =，因此v(N2)= 1.2×10-3mol/(L·s )；250s時，生成了氨氣0.4mol，反應的氫氣的物質的量為0.6mol，H2的轉化率為×100%=30%，故答案為：1.2×10-3mol/(L·s )；30%；

(3)已知N=N的鍵能為946kJ/mol，H-H 的鍵能為436kJ/mol，N-H 的鍵能為39 1kJ/mol，根據N2 + 3H2 2NH3，反應的△H=(946kJ/mol+3×436kJ/mol)-6×391kJ/mol=-92kJ/mol，因此生成1molNH3過程中的熱量變化為×92 kJ =46 kJ，該反應為放熱反應，反應達到(2)中的平衡狀態時，生成氨氣0.4mol，對應的能量變化為0.4mol ×46kJ = 18.4 kJ，故答案為：放出；46 kJ；18.4；

(4)反應過程中，物質的總質量不變，但物質的量在不斷減小，所以平均相對分子質量在不斷增大；物質的總質量不變，容器的總體積不變，所以密度不變，故答案為：增大；不變；

(5) a．降低溫度，反應速率減慢，錯誤；b．增大壓強，反應速率加快，正確；c．恒容時充入He氣，反應物的濃度不變，反應速率不變，錯誤；d．恒壓時充入He氣，反應物的濃度減小，反應速率減慢。錯誤；e．及時分離NH3，生成物的濃度減小，反應速率減慢，故答案為b。