Question

【題目】工業(yè)合成氨的反應(yīng)如下：3H2+N22NH3。某溫度下，在容積恒定為2.0 L的密閉容器中充入2.0 mol N2和2.0 mol H2，一段時(shí)間后反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n(NH3)/mol	0	0.24	0.36	0.40	0.40

(1)0～50 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率 v(N2)＝_______________。

(2)250 s時(shí)，H2的轉(zhuǎn)化率為________。

(3)已知N≡N的鍵能為946 kJ·mol-1，H－H的鍵能為436 kJ·mol-1，N－H的鍵能為391 kJ·mol-1，則生成1 mol NH3過(guò)程中的熱量變化為_______kJ。下圖能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是_____(填字母)。

A． B．

(4)為加快反應(yīng)速率，可以采取的措施__________。

a．降低溫度；b．增大壓強(qiáng)；c．恒容時(shí)充入He氣；d．恒壓時(shí)充入He氣；e．及時(shí)分離出NH3

(5)下列可判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________。

A 氣體的平均摩爾質(zhì)量不變

B N2、H2的反應(yīng)速率比為1:3

C 混合氣體的密度不變

D 生成1mol N2的同時(shí)生成2mol NH3

E N2、H2、NH3物質(zhì)的量之比等于系數(shù)比

F 混合氣體的總壓強(qiáng)不再發(fā)生改變

Answer 1

【答案】1.2×10-3 mol·L-1·s-1 30% 46 A b ADF

【解析】

(1)圖表中0～50s內(nèi)氨氣的濃度變化為0.24mol，可以計(jì)算氨氣的反應(yīng)速率，再根據(jù)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氮?dú)獾姆磻?yīng)速率；

(2)250s時(shí)，氨氣生成的物質(zhì)的量為0.40mol，則反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量=0.6mol，由此計(jì)算氫氣的轉(zhuǎn)化率；

(3)反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；依據(jù)焓變判斷反應(yīng)圖像的變化；

(4)升高溫度、增大壓強(qiáng)、增大濃度、加入催化劑、增加接觸面積等措施都可以加快反應(yīng)速率；

(5)根據(jù)化學(xué)平衡的定義判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。

(1)圖表中0～50s內(nèi)氨氣的濃度變化為0.24mol，計(jì)算氨氣的反應(yīng)速率v(NH3)==0.0024mol/(Ls)，v(NH3)∶v(N2)=2∶1，v(N2)==1.2×10-3mol/(Ls)，故答案為：1.2×10-3mol/(Ls)；

(2)250s時(shí)，生成氨氣的物質(zhì)的量為0.40mol，則反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為0.6mol，轉(zhuǎn)化率=×100%=30%，故答案為：30%；

(3)已知N≡N的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，生成1molNH3反應(yīng)過(guò)程中能量變化=×946kJ/moL+×436kJ/mol-3×391kJ/mol=-46kJ/mol，則生成1molNH3過(guò)程中的熱量變化位46kJ，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物的能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，正確表示該反應(yīng)中能量變化的是選A，故答案為：46；A；

(4)a．降低溫度，反應(yīng)速率減小，故a錯(cuò)誤；b．增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，故b正確；c．恒容時(shí)充入He氣，總壓增大，分壓不變，反應(yīng)速率不變，故c錯(cuò)誤；d．恒壓時(shí)充入He氣，體積增大，壓強(qiáng)減小，反應(yīng)速率減小，故d錯(cuò)誤；e．及時(shí)分離NH3，氨氣的濃度減小，反應(yīng)速率減小，故e錯(cuò)誤；故答案為：b；

(5)A．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量減小，根M=可知，平均相對(duì)分子質(zhì)量是變量，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故A選；B.根據(jù)方程式，N2、H2的反應(yīng)速率比始終為1:3，N2、H2的反應(yīng)速率比為1:3不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B不選；C．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變、體積不變，根據(jù)ρ=可知，密度是恒量，混合氣體的密度保持不變，不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故C不選；D.生成1mol N2的同時(shí)一定分解2mol NH3，因此生成1mol N2的同時(shí)生成2mol NH3，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故D選；E. N2、H2、NH3物質(zhì)的量之比等于系數(shù)比，不能說(shuō)明三者的物質(zhì)的量不變，不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故E不選；F. 反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量是變量，即反應(yīng)過(guò)程中混合氣體的總壓強(qiáng)為變量，總壓強(qiáng)不再發(fā)生改變，說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故F選；故答案為：ADF。