Question

3．在恒溫，體積為2L的密閉容器中通入1molN₂和xmolH₂，發(fā)生如下反應(yīng)：N₂+3H₂?2NH₃．20min后達(dá)到平衡，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量為18.4kJ，混合氣體的物質(zhì)的量為3.6mol，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的90%．請(qǐng)回答下問(wèn)題：
（1）x=3；
（2）20min內(nèi)用NH₃表示的平均反應(yīng)速率為0.01mol/（L．min），；
（3）該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．
（4）提述條件下，下列敘述中能表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是②⑤⑥（填序號(hào)）．
①單位時(shí)間內(nèi)生成2nmolNH₃的同時(shí)消耗nmolN₂
②單位時(shí)間內(nèi)斷裂1molN≡N鍵的同時(shí)生成3molH-H鍵
③用N₂、H₂、NH₃表示的反應(yīng)速率數(shù)值之比為1：3：2
④混合氣體的密度不再改變
⑤混合氣體的壓強(qiáng)不再改變
⑥2v_正（H₂）=3v_逆（NH₃）

Answer 1

分析 （1）恒溫恒容下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)前氮?dú)�、氫氣總物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算氫氣物質(zhì)的量；
（2）設(shè)消耗的氮?dú)鉃閚 mol，表示出平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量，再根據(jù)平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量列方程計(jì)算n，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NH₃）；
（3）計(jì)算1mol氮?dú)夥磻?yīng)放出的熱量，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
（4）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些物理量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說(shuō)明到達(dá)平衡．

解答 解：（1）在恒溫，體積為2L的密閉容器中通入1molN₂和xmolH₂，20min后達(dá)到平衡，混合氣體的物質(zhì)的量為3.6mol，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的90%，則反應(yīng)前混合氣體總物質(zhì)的量為$\frac{3.6mol}{90%}$=4mol，故氫氣為4mol-1mol=3mol，即x=3，故答案為：3；
（2）設(shè)消耗的氮?dú)鉃閚 mol，則：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3         0
變化量（mol）：n      3n        2n
平衡量（mol）：1-n    3-3n      2n
所以：1-n+3-3n+2n=3.6，解得n=0.2，v（NH₃）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{20min}$=0.01mol/（L．min），
故答案為：0.01mol/（L．min）；
（3）1mol氮?dú)夥磻?yīng)放出的熱量為18.4kJ×$\frac{1mol}{0.2mol}$=92kJ，熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol；
（4）①單位時(shí)間內(nèi)生成2nmolNH₃的同時(shí)消耗nmolN₂，均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，故錯(cuò)誤；
②單位時(shí)間內(nèi)斷裂1molN≡N鍵的同時(shí)生成3molH-H鍵，而生成3molH-H鍵同時(shí)生成1molN≡N鍵，氮?dú)獾南�耗速率與生成速率相等，說(shuō)明到達(dá)平衡，故正確；
③用N₂、H₂、NH₃表示的反應(yīng)速率數(shù)值之比為1：3：2，反應(yīng)開始即按該比例關(guān)系進(jìn)行，故錯(cuò)誤；
④混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度不始終不變，故錯(cuò)誤；
⑤隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下混合氣體的壓強(qiáng)隨反應(yīng)進(jìn)行進(jìn)行，而壓強(qiáng)不再改變說(shuō)到達(dá)平衡，故正確
⑥2v_正（H₂）=3v_逆（NH₃），不同物質(zhì)表示的正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡，故正確，
故選：②⑤⑥．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷、熱化學(xué)方程式書寫等，難度中等，注意平衡狀態(tài)判斷中判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說(shuō)明到達(dá)平衡．