Question

【題目】氨是最重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。其合成原理為:

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,

I. 該反應(yīng) N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol 在一密閉容器中發(fā)生，下圖是某一時(shí)間段反應(yīng)速率與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系曲線圖。

(1)t1、t3、t4時(shí)刻，體系中分別是什么條件發(fā)生了變化？

t1___________，t3____________，t4__________。

(2)下列時(shí)間段中，氨的百分含量最高的是__________

A．0～t1 B．t2～t3

C．t3～t4 D．t4～t5

II. 在密閉容器中，投入1mol N2和3 mol H2在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):

(1)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度比是___________；N2和H2的轉(zhuǎn)化率比是___________。

(2)縮小體積增大壓強(qiáng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量________ (填“變大”、“變小”或“不變”)。

(3)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，充入氬氣，并保持總壓強(qiáng)不變，平衡將___________(填“正向”、“逆向”或“不移動(dòng)”)。

(4)已知合成氨的反應(yīng)在298K時(shí)：正反應(yīng)的△H=-92．4kJ/mol，△S=-0.1982kJ/(mol·K)，根據(jù)焓變和熵變判斷298K下合成氨反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。

(5)若容器恒容、絕熱，該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是___________

①反應(yīng)速率v(N2)：v(H2)：v(NH3)=1：3：2

②各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變

③體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

④混合氣體的密度不變

⑤體系的溫度不再發(fā)生變化

⑥2V正(N2) =V正(NH3)

⑦單位時(shí)間內(nèi)3mol H-H斷裂同時(shí)2mol N-H也斷裂．

Answer 1

【答案】升溫加入催化劑減壓A1∶31∶1變大逆向能②③⑤

【解析】

由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ·mol-1，可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且為氣體體積減小的反應(yīng)。

I.(1)由圖可知，t1正逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，改變條件應(yīng)為升高溫度；t3正逆反應(yīng)速率同等程度的增大，改變條件應(yīng)為使用催化劑；t4時(shí)正逆反應(yīng)速率均減小，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，改變條件應(yīng)為減小壓強(qiáng)，故答案為：升高溫度；加入催化劑；減壓

(2)由圖可知，t1平衡逆向移動(dòng)，t3不移動(dòng)，t4平衡逆向移動(dòng)，均使氨氣的含量減少，則t0～t1氨氣的含量最大，故答案為：A；

II.(1) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始(mol) 1 3 0

反應(yīng)(mol) x 3x 2x

平衡(mol)1-x 3-3x 2x

當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度之比等于物質(zhì)的量之比==；N2和H2的轉(zhuǎn)化率比=：=，故答案為：；；

(2)縮小體積增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，氣體的物質(zhì)的量減小，但質(zhì)量不變，因此混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變大，故答案為：變大；

(3)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，充入氬氣，并保持總壓強(qiáng)不變，體積增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，故答案為：逆向；

(4)298K時(shí)：合成氨的正反應(yīng)的△H=-92．4kJ/mol，△S=-0.1982kJ/(mol·K)，根據(jù)△G=△H-T△S=(-92．4kJ/mol)-298K×[-0.1982kJ/(mol·K)]=-33.34＜0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：能；

(5)①任何時(shí)候都滿足反應(yīng)速率v(N2)：v(H2)：v(NH3)=1：3：2，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；②各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變，是達(dá)到和諧平衡的標(biāo)志，正確；③容器恒容、絕熱，該反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減少的反應(yīng)，說明氣體的物質(zhì)的量為變量，即體系的壓強(qiáng)為變量，因此壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，能夠說明達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；④容器的體積和氣體的質(zhì)量均不變，混合氣體的密度始終不變，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；⑤容器恒容、絕熱，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，容器中氣體的溫度是變量，因此體系的溫度不再發(fā)生變化，能夠說明達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；⑥2V正(N2) =V正(NH3) 不能說明正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系，因此不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；⑦根據(jù)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，單位時(shí)間內(nèi)3mol H-H斷裂同時(shí)有2mol N-H斷裂，表示正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，不是平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；故答案為：②③⑤。