Question

合成氨工業對國民經濟和社會發展具有重要的意義．其原理為：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol，據此回答以下問題：
（1）下列有關該反應速率的敘述，正確的是（選填序號）

ad

．
a．升高溫度可以增大活化分子百分數，加快反應速率
b．增大壓強不能增大活化分子百分數，所以不可以加快反應速率
c．使用催化劑可以使反應物分子平均能量升高，加快反應速率
d．在質量一定的情況下，催化劑顆粒的表面積大小，對反應速率有顯著影響
（2）①該反應的化學平衡常數表達式為K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

．
②根據溫度對化學平衡的影響規律可知，對于該反應，溫度越高，其平衡常數的值越

小

（3）某溫度下，若把10mol N₂與30mol H₂ 置于體積為10L的密閉容器內，反應達到平衡狀態時，測得平衡混合氣體中氨的體積分數為20%，則該溫度下反應的K=

1

12

（可用分數表示）．能說明該反應達到化學平衡狀態的是

bd

（填字母）．
a．容器內的密度保持不變               b．容器內壓強保持不變
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃）             d．混合氣體中 c（NH₃）不變
（4）對于合成氨反應而言，下列有關圖象一定正確的是（選填序號）

ac

．


（5）相同溫度下，有恒容密閉容器A和恒壓密閉容器B，兩容器中均充入1mol N₂和3molH₂，此時兩容器的體積相等．在一定條件下反應達到平衡狀態，A中NH₃的體積分數為a，放出熱量Q₁kJ；B中NH₃的體積分數為b，放出熱量Q₂kJ．則：
a

＜

b（填＞、=、＜），Q₁

＜

 Q₂（填＞、=、＜），Q₁

＜

92.4（填＞、=、＜）．

Answer 1

分析：（1）升高溫度、增加壓強、使用催化劑、增大接觸面積均能加快反應速率；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
②該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始 1        3        0
轉化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合氣體中氨的體積分數為20%，

2x

1-x+3-3x+2x

×100%=20%，
解得x=

1

3

，以此計算平衡常數K，并結合平衡的特征“等”、“定”來判定平衡；
（4）a．先出現拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動；
b．平衡時濃度不一定相等；
c．使用催化劑加快反應速率，對平衡無影響；
（5）恒容密閉容器A，反應達到平衡狀態，A中NH₃的體積分數為a，放出熱量Q₁kJ，
而恒壓密閉容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反應發生后總物質的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當于B加壓，則平衡正向移動．

解答：解：（1）a．升高溫度可以增大活化分子百分數，有效碰撞的次數增加，則加快反應速率，故a正確；
b．增大壓強，增大活化分子數目，則加快反應速率，故b錯誤；
c．使用催化劑，降低反應的活化能，加快反應速率，但反應物分子平均能量不變，故c錯誤；
d．在質量一定的情況下，催化劑顆粒的表面積大小，對反應速率有顯著影響，接觸面大，則反應速率大，故d正確；
故答案為：ad；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，則K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，故答案為：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；
②該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡常數K減小，溫度越高，K越小，故答案為：小；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始 1        3        0
轉化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合氣體中氨的體積分數為20%，

2x

1-x+3-3x+2x

×100%=20%，
解得x=

1

3

，平衡常數K=

2 3 2

2 3 ×23

=

1

12

，
由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，則
a．容器的體積、氣體的質量始終不變，則容器內的密度保持不變，不能判斷平衡，故a錯誤；               
b．該反應為反應前后體積不等的反應，則容器內壓強保持不變，達到平衡，故b正確；
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反應速率不等，反應沒有達到平衡，故c錯誤；             
d．混合氣體中 c（NH₃）不變，為平衡的特征，達到平衡，故d正確；
故答案為：bd；
（4）a．先出現拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動，與圖象一致，故a正確；
b．平衡時濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉化率，圖象表示錯誤，故b錯誤；
c．使用催化劑加快反應速率，對平衡無影響，平衡時物質的濃度不變，與圖象一致，故c正確；
故答案為：ac；
（5）恒容密閉容器A，反應達到平衡狀態，A中NH₃的體積分數為a，放出熱量Q₁kJ，
而恒壓密閉容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反應發生后總物質的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當于B加壓，則平衡正向移動，氨氣的體積分數變大，所以a＜b，B中放出的熱量對，則Q₁＜Q₂，熱化學方程式中反應熱為完全反應放出的熱量，而A中不能完全轉化，放出的熱量少，則Q₁＜92.4，
故答案為：＜；＜；＜．

點評：本題考查較綜合，涉及化學平衡的計算、影響反應速率及平衡的因素、平衡的判定、熱化學反應方程式，化學平衡圖象等，注重高考常考查點的考查，注意圖象的分析，題目難度中等．