Question

合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92kJ/mol．向一個(gè)容積為2L的密閉容器中加入xmolN₂和ymolH₂，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)．
（1）反應(yīng)過(guò)程中測(cè)得NH₃的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化情況如圖甲所示，請(qǐng)計(jì)算：
①?gòu)姆磻?yīng)開始到平衡這段時(shí)間內(nèi)，

.

v

（H₂）=

0.0375mol?L^-1?min^-1

；反應(yīng)過(guò)程中放出的熱量是

9.2

kJ．
②若平衡后容器中還有0.1molN₂、0.2molH₂，則N₂的轉(zhuǎn)化率為

50%

，NH₃的體積分?jǐn)?shù)φ=

40%

．
（2）向上述密閉容器中再通入zmolNH₃，保持溫度和壓強(qiáng)不變，要使平衡混合物中NH₃的體積分?jǐn)?shù)仍為φ，還需加入N₂

z

10

mol．
（3）在其他條件不變的情況下，改變N₂的起始物質(zhì)的量n（N₂） 對(duì)反應(yīng)的影響如圖乙所示（T表示溫度），請(qǐng)回答：
①若T₁對(duì)應(yīng)溫度為500℃，則T₂對(duì)應(yīng)溫度可能是

D

（填字母）．
A．600℃；B．550℃；C．500℃；D．450℃
②在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物H₂轉(zhuǎn)化率最高的是

c

點(diǎn)．

Answer 1

分析：（1）由圖可知，平衡時(shí)生成0.2molNH₃，v（NH₃）=

0.2mol 2L

4min

=0.025mol/（L．min），
①反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)放出的熱量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量成正比；
②平衡后容器中還有0.1molN₂、0.2molH₂，氮?dú)獾钠鹗剂繛?.1mol+0.2mol×

1

2

=0.2mol，以此計(jì)算；
（2）再通入zmolNH₃，保持溫度和壓強(qiáng)不變，要使平衡混合物中NH₃的體積分?jǐn)?shù)仍為φ，兩種狀態(tài)下的起始量之比相等；
（3）①由圖可知，起始量相同時(shí)，T₂對(duì)應(yīng)氨氣的含量高，且該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于氨氣的生成；
②a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，溫度相同，氮?dú)庠蕉�，氫氣的轉(zhuǎn)化率越大．

解答：解：（1）由圖可知，平衡時(shí)生成0.2molNH₃，v（NH₃）=

0.2mol 2L

4min

=0.025mol/（L．min），
①反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則

.

v

（H₂）=0.025mol/（L．min）×

3

2

=0.0375 mol?L^-1?min^-1，
反應(yīng)放出的熱量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量成正比，放出的熱量為92kJ/mol×

0.2mol

2

=9.2kJ，
故答案為：0.0375 mol?L^-1?min^-1；9.2；
②平衡后容器中還有0.1molN₂、0.2molH₂，由平衡時(shí)生成0.2molNH₃，轉(zhuǎn)化的氮?dú)鉃?.1mol，氮?dú)獾钠鹗剂繛?.1mol+0.2mol×

1

2

=0.2mol，
則N₂的轉(zhuǎn)化率為

0.1mol

0.2mol

×100%=50%，NH₃的體積分?jǐn)?shù)φ=

0.2mol

0.1mol+0.2mol+0.2mol

×100%=40%，故答案為：50%；40%；
（2）再通入zmolNH₃，保持溫度和壓強(qiáng)不變，要使平衡混合物中NH₃的體積分?jǐn)?shù)仍為φ，兩種狀態(tài)下的起始量之比相等，
起始的氮?dú)鉃?.2mol，起始的氫氣為0.2mol+0.3mol=0.5mol，比值為2：5，則設(shè)還需加氮?dú)鈞mol建立的平衡等效，則（x+

z

2

）：

3z

2

=2：5，解得x=

z

10

，
故答案為：

z

10

；
（3）①由圖可知，起始量相同時(shí)，T₂對(duì)應(yīng)氨氣的含量高，且該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于氨氣的生成，即T₂對(duì)應(yīng)穩(wěn)定溫度低于500℃，故答案為：D；
②a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，溫度相同，氮?dú)庠蕉啵瑲錃獾霓D(zhuǎn)化率越大，c點(diǎn)氮?dú)庾畲�，則氫氣的轉(zhuǎn)化率最大，故答案為：c．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，注意分析物質(zhì)的量和濃度隨時(shí)間的變化曲線，把握?qǐng)D中線、面的含義及反應(yīng)速率的計(jì)算、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算等即可解答，側(cè)重學(xué)生分析能力及計(jì)算能力的考查，（2）中等效平衡為解答的難點(diǎn)，題目難度中等．