Question

3．氨是氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．
（1）298.15K時，N₂、H₂與NH₃的平均能量與合成氨反應(yīng)的活化能的曲線圖如圖1所示．

①寫出合成氨反應(yīng)的熱化學方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H═-92kJ/mol；
②在圖中曲線b（填“a”或“b”）表示加入鐵觸媒的能量變化曲線，鐵觸媒能加快反應(yīng)速率的原理降低反應(yīng)所需的活化能，使活化分子數(shù)增多，活化分子百分數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多，速率增大；
（2）①一定溫度下，向2L密閉容器中充入1molN₂和3molH₂，在某溫度下發(fā)生如下反應(yīng)：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），保持體積不變，0.5min后達到平衡，測得容器中有0.4mol NH₃，則用N₂的濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.2 mol•L^-1•min^-1．若升高溫度，K值變化減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
②在恒容容器中，下列描述中能說明上述反應(yīng)已達平衡的是BD．
A．3v（H₂）_正=2v（NH₃）_逆
B．單位時間內(nèi)生成n mol N₂的同時生成2n molNH₃
C．容器內(nèi)氣體的密度不隨時間的變化而變化
D．容器內(nèi)壓強不隨時間的變化而變化
（3）根據(jù)反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃的特點，在圖2給出的坐標圖中，畫出其在1MPa和10MPa條件下H₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的趨勢曲線示意圖，并標明各條曲線的壓強．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)圖1計算出反應(yīng)熱，寫出熱化學方程式．注意物質(zhì)狀態(tài)，反應(yīng)熱符號等；
②催化劑能降低反應(yīng)的活化能；
（2）①根據(jù)氨氣物質(zhì)的量的變化計算氮氣的物質(zhì)的量的變化，結(jié)合反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$來計算即可；放熱反應(yīng)，溫度升高，K減�。�
②根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)判斷；只要滿足正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率、各組分的濃度不隨時間的變化而變化即可判斷；
（3）增大壓強，平衡向平衡向正反應(yīng)方向移動，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，以此確定圖象．

解答 解：（1）①由圖1可知，1molN₂（g）與3molH₂（g）完全反應(yīng)生成2molNH₃（g）的反應(yīng)熱為508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，
所以合成氨的熱化學反應(yīng)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；
②催化劑能降低反應(yīng)的活化能，使活化分子數(shù)增多，活化分子百分數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多，速率增大b活化能較低，故答案為：b；降低反應(yīng)所需的活化能，使活化分子數(shù)增多，活化分子百分數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多，速率增大；
（2）①0.5min后達到平衡，測得容器中有0.4mol NH₃，則消耗氮氣的物質(zhì)的量是0.2mol，用N₂的濃度變化表示的反應(yīng)速率為$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{0.5min}$=0.2 mol•L^-1•min^-1，該反應(yīng)放熱的，所以溫度升高，K減小，故答案為：0.2 mol•L^-1•min^-1；減小；
  ②A．3υ（H₂）_正=2υ（NH₃）_逆說明：v （NH₃）_逆：v （H₂）_正═3：2不等于對應(yīng)化學計量數(shù)之比，即正反應(yīng)速率不等于逆反應(yīng)速率，故A錯誤；
B．單位時間內(nèi)生成n mol N₂的同時生成2n molNH₃說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，故B正確；
C．體積不變，氣體的質(zhì)量不變，密度也會不變，用密度不變無法區(qū)分非平衡狀態(tài)和平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）是反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)，當體積固定時，根據(jù)阿伏伽德羅定律可知，溫度、體積相同時，氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強之比，容器內(nèi)氣壓不隨時間變化，說明氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，即說明可逆反應(yīng)達到了化學平衡狀態(tài)，故D正確．
故選BD；
（3）增大壓強，平衡向平衡向正反應(yīng)方向移動，則氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，圖象可為：，故答案為：
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點評 本題考查化學反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、化學平衡計算、化學平衡的影響因素及讀圖能力等，綜合性較大，難度中等，知識面廣，應(yīng)加強平時知識的積累．注意控制變量法與定一議二原則應(yīng)用．