Question

【題目】氨的合成原理為：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H=﹣92.4KJmol﹣1 ． 現(xiàn)在500℃、20MPa時(shí)，將N2、H2置于一個(gè)容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖．

回答下列問題：
（1）10min內(nèi)以NH3表示的平均反應(yīng)速率；
（2）在10～20min內(nèi)：NH3濃度變化的原因可能是；
A.加了催化劑
B.縮小容器體積
C.降低溫度
D.增加NH3物質(zhì)的量
（3）第1次平衡的時(shí)間范圍為： ， 第1次平衡：平衡常數(shù)K1=（帶數(shù)據(jù)的表達(dá)式），
（4）在反應(yīng)進(jìn)行至25min時(shí)：
①曲線發(fā)生變化的原因：
②達(dá)第二次平衡時(shí)，新平衡的平衡常數(shù)K2K1（填“大于”、“等于”、“小于”）；
（5）根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑（摻有少量Fe2O3的TiO2）表面與水發(fā)生下列反應(yīng)：N2（g）+3H2O（1）2NH3（g）+ O2（g）；△H=a kJmol﹣1
進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系，常壓下達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10﹣6mol）	4.8	5.9	6.0

此合成反應(yīng)的a0；△S0，（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

【答案】
（1）0.005mol/（L min）
（2）A
（3）20﹣25min；
（4）分離出0.1molNH3；等于
（5）＞；＞
【解析】解：（1）根據(jù)反應(yīng)速率v（NH3）= = =0.005mol/（L．min），所以答案是：0.005mol/（L．min）；（2）由圖象可知各組分物質(zhì)的量變化增加，且10min時(shí)變化是連續(xù)的，20min達(dá)平衡時(shí)，△n（N2）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H2）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH3）=0.025mol×8=0.2mol，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑，縮小體積相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，應(yīng)該反應(yīng)物的速率增加倍數(shù)大，降低溫度，應(yīng)該反應(yīng)速率減小，增加NH3物質(zhì)的量，逆反應(yīng)速率增加的倍數(shù)大，故只有使用催化劑符合，故選A，
所以答案是：A；（3）由圖象可以看出，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到時(shí)20﹣25min，各物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，由圖象可知，20min達(dá)平衡時(shí)，n（N2）=0.025mol×10=0.25mol，n（H2）=0.025mol×6=0.15mol，n（NH3）=0.025mol×12=0.3mol，所以所以其平衡常數(shù)K= = ，
所以答案是：20﹣25min， ；（4）①第25分鐘，NH3的物質(zhì)的量突然減少，而H2、N2的物質(zhì)的量不變，說明應(yīng)是分離出NH3；由圖象可以看出，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到時(shí)35﹣40min，各物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達(dá)到第二次平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以抽去0.1mol氨，
所以答案是：分離出0.1molNH3；
②平衡常數(shù)隨溫度變化，溫度不變此時(shí)平衡常數(shù)K將不變；
所以答案是：等于；（5）由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，NH3生成量增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)應(yīng)為吸熱反應(yīng)，a＞0，由方程式可知反應(yīng)生成氣體的物質(zhì)的量增多，則△S＞0，
所以答案是：＞；＞．
【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用化學(xué)平衡的計(jì)算，掌握反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%即可以解答此題．