Question

【題目】工業(yè)合成氨反應(yīng)為N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，對(duì)其研究如下：

（1）已知H—H鍵的鍵能為436 kJ·mol－1，N—H鍵的鍵能為391 kJ·mol－1，N≡N鍵的鍵能是945.6 kJ·mol－1，則上述反應(yīng)的ΔH＝_________________________。

（2）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為_______________________________。

若反應(yīng)方程式改寫為N2(g)＋H2(g)NH3(g)，在該溫度下的平衡常數(shù)K1＝_________(用K表示)。

（3）在773 K時(shí)，分別將2 mol N2和6 mol H2充入一個(gè)固定容積為1 L的密閉容器中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體混合物中n(H2)、n(NH3)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表：

t/min	0	5	10	15	20	25	30
n(H2)/mol	6.00	4.50	3.60	3.30	3.03	3.00	3.00
n(NH3)/mol	0	1.00	1.60	1.80	1.98	2.00	2.00

①該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的N2、H2、NH3的濃度分別為3 mol·L－1、3 mol·L－1、3 mol·L－1，則此時(shí)v正________(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆。

②由上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到“濃度時(shí)間”的關(guān)系可用下圖中的曲線表示，表示c(N2)t的曲線是_____。在此溫度下，若起始充入4 mol N2和12 mol H2，則反應(yīng)剛達(dá)到平衡時(shí)，表示c(H2)t的曲線上相應(yīng)的點(diǎn)為________________。

Answer 1

【答案】－92.4 kJ·mol－1 K＝ 大于 乙 B

【解析】

（1）利用ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能進(jìn)行計(jì)算；

（2）平衡常數(shù)等于生成物冪之積除以反應(yīng)物冪之積；

（3）①根據(jù)Qc與K的大小關(guān)系進(jìn)行分析判斷；

②由①中三段法進(jìn)行分析比較。

（1）ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能=945.6 kJ·mol－1+3×436 kJ·mol－1-2×3×391 kJ·mol－1=-92.4 kJ·mol－1；

（2）平衡常數(shù)K=；平衡常數(shù)K1==

（3）①根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，25min時(shí)反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，根據(jù)三段法有：

N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)

始(mol/L) 2 6 0

轉(zhuǎn)(mol/L) 1 3 2

平(mol/L) 1 3 2

該溫度下的平衡常數(shù)K==。該溫度下，向同容積的另一容器中投入的N2、H2、NH3的濃度分別為3 mol·L－1、3 mol·L－1、3 mol·L－1，Qc==<K，則反應(yīng)正向移動(dòng)，那么v正>v逆；

②N2為反應(yīng)物，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度逐漸降低，根據(jù)①中三段法可知，達(dá)到平和時(shí)，N2的濃度為1mol/L，那么，表示c(N2)t的曲線是乙；

若起始充入4 mol N2和12 mol H2，若平衡不移動(dòng)，H2的濃度為6mol/L，現(xiàn)相當(dāng)于增大了壓強(qiáng)，且壓強(qiáng)增大到原來的2倍，平衡正向移動(dòng)，H2的濃度減小，但依然大于3mol/L，則3mol/L<c(H2)<6mol/L；濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時(shí)間越短，則表示c(H2)t的曲線上相應(yīng)的點(diǎn)為B點(diǎn)。

Q＜K	反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v正＞v逆
Q＝K	反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，v正＝v逆
Q＞K	反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正＜v逆