Question

合成氨對農業生產及國防建設均具有重要意義。

N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)  △H = -92 kJ·mol^-1

（1）在恒溫恒容密閉容器中進行的合成氨反應，下列能表示達到平衡狀態的是_______

a．混合氣體的壓強不再發生變化

b．混合氣體的密度不再發生變化

c．反應容器中N₂、NH₃的物質的量的比值不再發生變化

d．單位時間內斷開a個H-H鍵的同時形成3 a個N-H鍵

e．三種物質的濃度比恰好等于化學方程式中各物質的化學計量數之比

（2）在恒溫恒容的密閉容器中，合成氨反應的各物質濃度變化曲線如下圖所示。請回答下列問題：

① 表示N₂ 的濃度變化的曲線是               （選填曲線代號“A”、“B”或“C”）。

② 前25 min 內，用H₂ 的濃度變化表示的化學反應平均速率是                。

③在25 min 末反應剛好達到平衡，則該溫度下反應的平衡常數K =           （計算結果可用分數表示）。若升高溫度，該反應的平衡常數值將___   ____(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（3）在第25 min 末，保持其它條件不變，若升高反應溫度并設法保持該溫度不變，在第35 min末再次達到平衡。平衡移動過程中H₂ 濃度變化了1.5 mol·L^-1，請你在圖中畫出第25 min ～ 40 min NH₃濃度變化曲線。

（4）在一定溫度下，將1 mol N₂和3 mol H₂混合置于體積不變的密閉容器中發生反應，達到平衡狀態時，測得氣體總物質的量為2.8 mol 。

①達平衡時，H₂的轉化率α₁ = ______   ______。

②在相同條件下，若起始時只將NH₃置于該容器中，達到平衡狀態時NH₃的轉化率為α₂，當α₁ + α₂ =1時，則起始時n (NH₃)= ___   _____mol。

 

Answer 1

【答案】

（1）a c  （2）①C  ②0.12 mol·L^-1·min^-1   ③ （或0.148、0.15）； 減小

（3）

說明：對曲線的曲率不做要求，但曲線彎的方向要考慮，這涉及到濃度對反應速率的影響問題。起點與終點要正確，達平衡的時間要一致。

（4）① 60%      ② 2          

【解析】

試題分析：（1）a．該反應隨反應進行，氣體的總的物質的量進行，壓強降低，故混合氣體的壓強不再發生變化，說明到達平衡， a正確；b．混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，錯誤。c．可逆反應到達平衡時，反應混合物各組分的濃度不發生變化，反應容器中N₂的物質的量濃度不再發生變化，說明到達平衡，故c正確。d．單位時間內斷開a個H-H鍵的同時形成3a個N-H鍵，都表示正反應速率，不能說明到達平衡，錯誤。e．反應混合物平衡時的濃度之比與起始濃度及轉化率有關，平衡時可能等于化學計量數之比，也可能不等于，錯誤。

（2）①、N₂是反應物，結合化學方程式分析，H₂的曲線變化快，而N₂的變化慢，所以表示N₂的濃度變化的曲線是C。

②、根據v=△c÷t公式計算可得，前25 min 內，用H₂的濃度變化表示的化學反應平均速率是0.12mol/(L·min) 。

③、平衡常數等于生應物的冪之積除以反應物的冪之積，故平衡常數K =4/27。反應為放熱反應，升高溫度，反應逆向移動，故若升高溫度，該反應的平衡常數值將減小。

（3）升高反應溫度，平衡逆向移動，氫氣的濃度增加1.5 mol·L^－1，氨氣減少1 mol·L^－1，變為1.0mol·L^－1畫出曲線即可。

（4）設平衡時有x molN₂轉化 

N₂（g）+3H₂（g）） 2NH₃（g）

起始物質的量：1mol      3mol                0

變化物質的量：x        3x                   2x

平衡物質的量：1-x       3-3x                  2x 

可得4-2x=2.8，得出x=0.6mol，α₁ =60%；α₁ + α₂ =1，說明這兩個反應達到平衡時的狀態完全相同，加入的氨氣為2mol。

考點：本題考查化學反應速率的計算、化學平衡狀態的判斷、濃度變化曲線的繪制、平衡移動的影響因素及平衡計算。