Question

合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義．其原理為：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol，據(jù)此回答以下問(wèn)題：
（1）下列有關(guān)該反應(yīng)速率的敘述，正確的是（選填序號(hào)）

ad

．
a．升高溫度可以增大活化分子百分?jǐn)?shù)，加快反應(yīng)速率
b．增大壓強(qiáng)不能增大活化分子百分?jǐn)?shù)，所以不可以加快反應(yīng)速率
c．使用催化劑可以使反應(yīng)物分子平均能量升高，加快反應(yīng)速率
d．在質(zhì)量一定的情況下，催化劑顆粒的表面積大小，對(duì)反應(yīng)速率有顯著影響
（2）①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

．
②根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律可知，對(duì)于該反應(yīng)，溫度越高，其平衡常數(shù)的值越

小

（3）某溫度下，若把10mol N₂與30mol H₂ 置于體積為10L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得平衡混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為20%，則該溫度下反應(yīng)的K=

1

12

（可用分?jǐn)?shù)表示）．能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

bd

（填字母）．
a．容器內(nèi)的密度保持不變               b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃）             d．混合氣體中 c（NH₃）不變
（4）對(duì)于合成氨反應(yīng)而言，下列有關(guān)圖象一定正確的是（選填序號(hào)）

ac

．


（5）相同溫度下，有恒容密閉容器A和恒壓密閉容器B，兩容器中均充入1mol N₂和3molH₂，此時(shí)兩容器的體積相等．在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁kJ；B中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為b，放出熱量Q₂kJ．則：
a

＜

b（填＞、=、＜），Q₁

＜

 Q₂（填＞、=、＜），Q₁

＜

92.4（填＞、=、＜）．

Answer 1

分析：（1）升高溫度、增加壓強(qiáng)、使用催化劑、增大接觸面積均能加快反應(yīng)速率；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開(kāi)始 1        3        0
轉(zhuǎn)化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為20%，

2x

1-x+3-3x+2x

×100%=20%，
解得x=

1

3

，以此計(jì)算平衡常數(shù)K，并結(jié)合平衡的特征“等”、“定”來(lái)判定平衡；
（4）a．先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先達(dá)到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動(dòng)；
b．平衡時(shí)濃度不一定相等；
c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對(duì)平衡無(wú)影響；
（5）恒容密閉容器A，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁kJ，
而恒壓密閉容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反應(yīng)發(fā)生后總物質(zhì)的量減少，由pV=nRT可知，相對(duì)于A來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于B加壓，則平衡正向移動(dòng)．

解答：解：（1）a．升高溫度可以增大活化分子百分?jǐn)?shù)，有效碰撞的次數(shù)增加，則加快反應(yīng)速率，故a正確；
b．增大壓強(qiáng)，增大活化分子數(shù)目，則加快反應(yīng)速率，故b錯(cuò)誤；
c．使用催化劑，降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但反應(yīng)物分子平均能量不變，故c錯(cuò)誤；
d．在質(zhì)量一定的情況下，催化劑顆粒的表面積大小，對(duì)反應(yīng)速率有顯著影響，接觸面大，則反應(yīng)速率大，故d正確；
故答案為：ad；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，則K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，故答案為：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；
②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則平衡常數(shù)K減小，溫度越高，K越小，故答案為：小；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開(kāi)始 1        3        0
轉(zhuǎn)化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為20%，

2x

1-x+3-3x+2x

×100%=20%，
解得x=

1

3

，平衡常數(shù)K=

2 3 2

2 3 ×23

=

1

12

，
由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，則
a．容器的體積、氣體的質(zhì)量始終不變，則容器內(nèi)的密度保持不變，不能判斷平衡，故a錯(cuò)誤；               
b．該反應(yīng)為反應(yīng)前后體積不等的反應(yīng)，則容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，達(dá)到平衡，故b正確；
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反應(yīng)速率不等，反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡，故c錯(cuò)誤；             
d．混合氣體中 c（NH₃）不變，為平衡的特征，達(dá)到平衡，故d正確；
故答案為：bd；
（4）a．先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先達(dá)到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動(dòng)，與圖象一致，故a正確；
b．平衡時(shí)濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉(zhuǎn)化率，圖象表示錯(cuò)誤，故b錯(cuò)誤；
c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對(duì)平衡無(wú)影響，平衡時(shí)物質(zhì)的濃度不變，與圖象一致，故c正確；
故答案為：ac；
（5）恒容密閉容器A，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁kJ，
而恒壓密閉容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反應(yīng)發(fā)生后總物質(zhì)的量減少，由pV=nRT可知，相對(duì)于A來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于B加壓，則平衡正向移動(dòng)，氨氣的體積分?jǐn)?shù)變大，所以a＜b，B中放出的熱量對(duì)，則Q₁＜Q₂，熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱為完全反應(yīng)放出的熱量，而A中不能完全轉(zhuǎn)化，放出的熱量少，則Q₁＜92.4，
故答案為：＜；＜；＜．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、影響反應(yīng)速率及平衡的因素、平衡的判定、熱化學(xué)反應(yīng)方程式，化學(xué)平衡圖象等，注重高考�？疾辄c(diǎn)的考查，注意圖象的分析，題目難度中等．