Question

【題目】（1）某化學研究性學習小組模擬工業(yè)合成氨的反應。在容積固定為2L的密閉容器內充入1molN2和3mol H2，加入合適催化劑(體積可以忽略不計)后在一定溫度壓強下開始反應，并用壓力計監(jiān)測容器內壓強的變化如下：

反應時間 /min	0	5	10	15	20	25	30
壓強 /MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

則從反應開始到25 min時，以N2表示的平均反應速率＝____；

（2）工業(yè)合成氨的反應方程式為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH。如圖1是合成氨反應的能量與反應過程相關圖（未使用催化劑）；圖2是合成氨反應在2L容器中、相同投料情況下、其它條件都不變時，某一反應條件的改變對反應的影響圖。

下列說法正確的是（_____）

A.ΔH=-92.4kJ/mol

B.使用催化劑會使E1的數(shù)值增大

C.為了提高轉化率，工業(yè)生產(chǎn)中反應的溫度越低越好

D.圖Ⅱ是不同壓強下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系圖，且PA<PB

E.圖Ⅱ是不同溫度下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系圖，且TA>TB

F.該反應的平衡常數(shù)KA<KB

G.在曲線A條件下，反應從開始到平衡，消耗N2的平均速率為n1/(4t1) mol/(L.min)

（3）一定溫度下，向一個容積為2L的密閉容器中通入2molN2和7molH2，達到平衡時測得容器內的壓強為起始時的7/9倍，則此溫度下的平衡常數(shù)為___。在同一溫度，同一容器中，將起始物質改為amolN2，bmolH2和cmolNH3（a、b、c均不為零）欲使平衡混合物中各物質的質量與原平衡相同，則a、b、c滿足的關系為____（用含a、b、c的表達式表示），且欲使反應在起始時向逆反應方向進行，c的取值范圍是____。

Answer 1

【答案】0.01mol·L－1·min－1 AEFG 0.25L2/mol2 a+c/2=2，b+3c/2=7 2<c<4

【解析】

（1）同一溫度下，容器中氣體壓強與總的物質的量成正比，設平衡狀態(tài)時混合氣體的物質的量為x，

16.80：12.60=（1+3）mol：x，x==3，所以平衡時混合氣體的物質的量為3mol，設參加反應的氮氣的物質的量為y，則

N2（g）+3H2（g）2NH3（g） 物質的量減少

1mol 2mol

y （4-3）mol

1mol：2mol=y：（4-3）mol

解得y=0.5mol；

則從反應開始到25min時，以N2表示的平均反應速率==0.01mol/（L·min）；

（2）A．依據(jù)圖象分析，反應焓變△H=312.4kJ/mol-404.8kJ/mol=-92.4kJ/mol，選項A正確；

B．使用催化劑改變反應速率降低反應的活化能，E1減小，選項B錯誤；

C．為了提高轉化率，反應是放熱反應，溫度越低平衡正向進行，工業(yè)生產(chǎn)中反應速率慢，生成效率和經(jīng)濟效益低，選項C錯誤；

D．圖2是不同壓強下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系，依據(jù)先拐先平壓強大，pA＞pB ，壓強越大氨氣物質的量增大，選項D錯誤；

E．圖2是不同溫度下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系先拐先平溫度高，TA＞TB，選項E正確；

F．反應的平衡常數(shù)隨溫度變化，該反應溫度不變，平衡常數(shù)不變，壓強改變不影響平衡常數(shù)，圖象中影響因素依據(jù)DE分析是溫度改變，TA＞TB，溫度越高平衡逆向進行，平衡常數(shù)KA＜KB，選項F正確；

G．在曲線A條件下，反應從開始到平衡，V（NH3）==mol/Lmin，反應速率之比等于系數(shù)之比，消耗N2的平均速率=V（NH3）=mol/Lmin，選項G正確；

答案選AEFG；

（3）一定溫度下，向一個容積為2L的密閉容器中通入2molN2和7molH2，則依據(jù)平衡三段式列式計算，設氮氣消耗物質的量為x；

N2（g）+3H2（g）2NH3（g），

起始量（mol） 2 7 0

變化量（mol） x 3x 2x

平衡量（mol） 2-x 7-3x 2x

達到平衡時測得容器內的壓強為起始時的倍，氣體物質的量之比等于壓強之比；2-x+7-3x+2x=（2+7）

x=1

平衡常數(shù)K==0.25 L2/mol2；

對于恒溫恒容下對于反應前后氣體體積發(fā)生變化的反應來說(即O n≠0的體系) ：等效轉化后，對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態(tài)相同即可，據(jù)此可知欲使平衡混合物中各物質的質量與原平衡相同，則a，b，c滿足的關系為a+0.5c=2、b+1.5c=7；

由于平衡時氨氣的物質的量是2mol,所以要欲使反應在起始時向逆反應方向進行，c的取值范圍是c>2。當起始時反應物的物質的量為0時，氨氣的物質的量最大，所以根據(jù)a+0.5c=2、b+1.5c=7可知，c=4或4.7，因此c的取值范圍是2<c<4。