Question

【題目】工業合成氨的反應如下：N2 + 3H2 2NH3。

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

（1）0~50s內的平均反應速率 v(N2) = ______________。

（2）250s時，H2的轉化率為________________。

（3）已知的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，則生成1molNH3過程中的熱量變化_____ kJ。下圖能正確表示該反應中能量變化的是_____。

（4）為加快反應速率，可以采取的措施________________。

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

（5）下列敘述中能說明上述反應達到平衡狀態的是_________________。

A．反應中N2與NH3的物質的量之比為１∶2

B．混合氣體的總物質的量不隨時間的變化而變化

C．單位時間內每消耗a mol N2，同時生成2a mol NH3

D．N2的質量分數在混合氣體中保持不變

E.混合氣體的平均相對分子質量保持不變

F．混合氣體的密度保持不變

Answer 1

【答案】 1.2×10-3mol/(L·s ) 30% 46 A b B、D、E

【解析】試題分析：（1）根據 計算0~50s內的平均反應速率。

（2）根據250s時，氨氣的變化量計算氫氣的變化量，根據轉化率=變化量÷起始量計算H2的轉化率。

（3）根據焓變=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算焓變。（4）根據影響反應速率的因素判斷加快反應速率的方法；（5）根據化學平衡的定義判斷反應是否達到平衡狀態。

解析：（1）0~50s內，氨氣的變化量為0.24 mol，所以氮氣的變化量為0.12mol，根據 ，0~50s內v(N2) =1.2×10-3mol/(L·s ) 。

（2）250s時，氨氣的變化量是0.4mol，則氫氣的變化量0.6 mol，氫氣轉化率=0.6÷2×100%=30%。

（3）根據焓變=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，生成1molNH3過程中946kJ/mol× +436kJ/mol× 391kJ/mol×=-46 kJ/mol，生成1molNH3過程中的放出熱量46kJ。反應放熱，能正確表示該反應中能量變化的是A；（4）a．降低溫度，反應速率減慢； b．增大壓強，濃度增大，反應速率加快； c．恒容時充入He氣，濃度不變，速率不變；d．恒壓時充入He氣，體積增大，濃度減小，反應速率減慢； e．及時分離NH3，濃度減小，反應速率減慢；所以能加快反應速率的是b；（5）A．反應中N2與NH3的物質的量之比為１∶2，不一定不再變化，故不一定平衡，A錯誤；

B．反應前后氣體物質的量是變量，混合氣體的總物質的量不隨時間的變化而變化，一定平衡，故B正確；

C．單位時間內每消耗a mol N2，同時生成2a mol NH3，速率方向相同，不一定平衡，故C錯誤；

D．根據平衡定義，N2的質量分數在混合氣體中保持不變，一定平衡，故D正確；

E. 反應前后氣體質量不變，氣體物質的量減小，根據 ，平均相對分子質量是變量，混合氣體的平均相對分子質量保持不變，一定平衡，故E正確；

F．反應前后氣體質量不變、體積不變，根據 ，密度是恒量，混合氣體的密度保持不變，不一定平衡，故F錯誤。