Question

【題目】合成氨工業(yè)對國民經濟和社會發(fā)展具有重要的意義。其原理為：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，據(jù)此回答以下問題：

（1）①該反應的化學平衡常數(shù)表達式為________________。

②根據(jù)溫度對化學平衡的影響規(guī)律可知，對于該反應，溫度越高，其平衡常數(shù)的值越______。

（2）某溫度下，若把10 mol N2與30 mol H2置于體積為10 L的密閉容器內，反應達到平衡狀態(tài)時，測得混合氣體中氨的體積分數(shù)為20%，則該溫度下反應的K＝_________(可用分數(shù)表示)。能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是_______(填字母)。

a．容器內的密度保持不變　 b．容器內壓強保持不變

c．v正(N2)＝2v逆(NH3) d．混合氣體中c(NH3)不變

（3）對于合成氨反應而言，下列有關圖像一定正確的是_________(選填序號)。

a. b. c.

（4）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1 mol N2和3 mol H2，此時兩容器的體積相等。在一定條件下反應達到平衡狀態(tài)，A中NH3的體積分數(shù)為a，放出熱量Q1 kJ；B中NH3的體積分數(shù)為b，放出熱量Q2 kJ。則：a______b(填“>”“＝”或“<”，下同)，Q1_____92.4。

Answer 1

【答案】k= 小 bd ac ＜ ＜

【解析】

(1)①根據(jù)化學平衡常數(shù)概念列表達式；②反應為放熱反應，升溫反應逆向移動，k變��；

(2)根據(jù)三段式和k的表達式可得；化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分濃度保持不變，據(jù)此分析；

(3)a．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T2大，溫度高，平衡逆向移動；

b．平衡時濃度不一定相等；

c．使用催化劑加快反應速率，對平衡無影響；

(4)恒容密閉容器A，反應達到平衡狀態(tài)，A中NH3的體積分數(shù)為a，放出熱量Q1kJ，
而恒壓密閉容器B，均充入1molN2和3molH2，反應發(fā)生后總物質的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當于B加壓，則平衡正向移動。

(1)①根據(jù)化學平衡常數(shù)概念列表達式k=；

②該反應是放熱反應，溫度越高，反應越逆向進行，K越�。�

(2)設反應氮氣為x，根據(jù)三段式：

反應達到平衡狀態(tài)時，測得混合氣體中氨的體積分數(shù)為20%，即=20%，解得：x=，則k===；

a．容器體積不變，氣體質量不變，所以容器內的密度始終保持不變，故a錯誤；

b．容器體積不變，反應前后氣體物質的量不同，所以容器內壓強保持不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故b正確；

c．v正(N2)=2v逆(NH3)，不符合化學計量數(shù)之比，故c錯誤；

d．混合氣體中c(NH3)不變，說明各組分濃度都不變，反應達到平衡狀態(tài)，故d正確；

故答案為：bd；

(3)a．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T2大，溫度高，平衡逆向移動，與圖象一致，故a正確；

b．平衡時濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉化率，圖象表示錯誤，故b錯誤；

c．使用催化劑加快反應速率，對平衡無影響，平衡時物質的濃度不變，與圖象一致，故c正確；

故答案為：ac；

(4)恒容密閉容器A，反應達到平衡狀態(tài)，A中NH3的體積分數(shù)為a，放出熱量Q1kJ，而恒壓密閉容器B，均充入1molN2和3molH2，反應發(fā)生后總物質的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當于B加壓，則平衡正向移動，氨氣的體積分數(shù)變大，所以a＜b；熱化學方程式中反應熱為完全反應放出的熱量，而A中氮氣不能完全轉化，放出的熱量少，即Q1＜92.4。