Question

【題目】工業(yè)合成氨的反應(yīng)如下：N2 + 3H2 2NH3。

某溫度下，在容積恒定為2.0L的密閉容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段時(shí)間后反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n(NH3)	0	0.24	0.36	0.40	0.40

（1）0~50s內(nèi)的平均反應(yīng)速率 v(N2) = ______________。

（2）250s時(shí)，H2的轉(zhuǎn)化率為________________。

（3）已知的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，則生成1molNH3過(guò)程中的熱量變化_____ kJ。下圖能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是_____。

（4）為加快反應(yīng)速率，可以采取的措施________________。

a．降低溫度 b．增大壓強(qiáng) c．恒容時(shí)充入He氣

d．恒壓時(shí)充入He氣 e．及時(shí)分離NH3

（5）下列敘述中能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________________。

A．反應(yīng)中N2與NH3的物質(zhì)的量之比為１∶2

B．混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的變化而變化

C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗a mol N2，同時(shí)生成2a mol NH3

D．N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變

E.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變

F．混合氣體的密度保持不變

Answer 1

【答案】 1.2×10-3mol/(L·s ) 30% 46 A b B、D、E

【解析】試題分析：（1）根據(jù) 計(jì)算0~50s內(nèi)的平均反應(yīng)速率。

（2）根據(jù)250s時(shí)，氨氣的變化量計(jì)算氫氣的變化量，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=變化量÷起始量計(jì)算H2的轉(zhuǎn)化率。

（3）根據(jù)焓變=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計(jì)算焓變。（4）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素判斷加快反應(yīng)速率的方法；（5）根據(jù)化學(xué)平衡的定義判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。

解析：（1）0~50s內(nèi)，氨氣的變化量為0.24 mol，所以氮?dú)獾淖兓�量�?.12mol，根據(jù) ，0~50s內(nèi)v(N2) =1.2×10-3mol/(L·s ) 。

（2）250s時(shí)，氨氣的變化量是0.4mol，則氫氣的變化量0.6 mol，氫氣轉(zhuǎn)化率=0.6÷2×100%=30%。

（3）根據(jù)焓變=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，生成1molNH3過(guò)程中946kJ/mol× +436kJ/mol× 391kJ/mol×=-46 kJ/mol，生成1molNH3過(guò)程中的放出熱量46kJ。反應(yīng)放熱，能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是A；（4）a．降低溫度，反應(yīng)速率減慢； b．增大壓強(qiáng)，濃度增大，反應(yīng)速率加快； c．恒容時(shí)充入He氣，濃度不變，速率不變；d．恒壓時(shí)充入He氣，體積增大，濃度減小，反應(yīng)速率減慢； e．及時(shí)分離NH3，濃度減小，反應(yīng)速率減慢；所以能加快反應(yīng)速率的是b；（5）A．反應(yīng)中N2與NH3的物質(zhì)的量之比為１∶2，不一定不再變化，故不一定平衡，A錯(cuò)誤；

B．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量是變量，混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的變化而變化，一定平衡，故B正確；

C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗a mol N2，同時(shí)生成2a mol NH3，速率方向相同，不一定平衡，故C錯(cuò)誤；

D．根據(jù)平衡定義，N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，一定平衡，故D正確；

E. 反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量減小，根據(jù) ，平均相對(duì)分子質(zhì)量是變量，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，一定平衡，故E正確；

F．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變、體積不變，根據(jù) ，密度是恒量，混合氣體的密度保持不變，不一定平衡，故F錯(cuò)誤。