Question

1．工業(yè)上合成氨的化學反應：
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol、△S=-98.3J/（mol•K）．
在容積為10L的密閉容器中，通入40mol N₂和120mol H₂在一定條件下進行反應，4s后達到平衡狀態(tài)，此時N₂的濃度為2mol/L．通過計算回答下列問題：
（1）在溫度為227℃時，該反應能（選填“能”或“不能”）自發(fā)進行．反應進行到平衡狀態(tài)時△H-T△S=0．
（2）用H₂表示的4s內(nèi)化學反應的平均速率是0.15mol/（L•s）．
（3）在該條件下N₂的最大轉(zhuǎn)化率是50%；此時混合氣體中NH₃的體積分數(shù)是33%．
（4）若將容器的容積改為5L，通入20mol N₂和60mol H₂在相同條件下進行反應，達到平衡所需的時間為等于4s（選填“小于”、“大于”、“等于”、“無法確定”）．

Answer 1

分析 （1）△G=△H-T△S＜0時，反應能夠自發(fā)進行，據(jù)此分析；
（2）根據(jù)n=cV計算出達到平衡時氮氣的物質(zhì)的量，據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$求反應速率；
（3）分別計算出氮氣的轉(zhuǎn)化率、混合氣體中氨氣的體積分數(shù)；
（4）體積減半、投料的量減半，各組分的濃度不變．

解答 解：（1）△G=△H-T△S=-92.4×1000J/mol-[-98.3J/（mol•K）]×500K=-43250kJ/mol＜0，所以該反應能夠自發(fā)進行；△H-T△S=0時反應達到平衡狀態(tài)，
故答案為：能；0；
（2）達到平衡時N₂的濃度為0.2mol/L，平衡時氮氣的物質(zhì)的量為：n（N₂）=0.2mol/L×10L=2mol，達到平衡時消耗氮氣的物質(zhì)的量為：4mol-2mol=2mol，
                            N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△n
                             1       3        2       2
   起始量（物質(zhì)的量）         4       12       0
   轉(zhuǎn)化量（物質(zhì)的量）         2       6         4       4
   平衡量（物質(zhì)的量）         2       6         4       4
v（N₂）=$\frac{\frac{2mol}{10L}}{4s}$=0.05mol/（L•s），v（H₂）=0.15mol/（L•s），故答案為：0.15mol/（L•s）；
（3）n（NH₃）=4mol，該條件下N₂的最大轉(zhuǎn)化率為：$\frac{2mol}{4mol}$×100%=50%，此時混合氣體中NH₃的體積分數(shù)是：$\frac{4mol}{2mol+6mol+4mol}$×100%=33%；
故答案為：50%；33%；
（4）若將容器的容積改為5L，通入20mol N₂和60mol H₂在相同條件下進行反應，此時和原來一樣，各組分的濃度不變等于，所以反應速率不變，故答案為：等于．

點評 本題考查了化學反應速率、化學平衡的影響因素、化學平衡的計算等知識，題目難度中等，注意掌握影響化學反應速率、化學平衡的因素，試題充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．