Question

【題目】工業合成氨的反應如下：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 H2，一段時間后反應達平衡狀態，實驗數據如下表所示：

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

(1)0～50 s內的平均反應速率 v(N2)＝_______________。

(2)250 s時，H2的轉化率為_______________。

(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過程中的熱量變化為_______kJ。下圖能正確表示該反應中能量變化的是_____（填字母）。

A B

(4)為加快反應速率，可以采取的措施______________。

a．降低溫度 b．增大壓強 c．恒容時充入He氣

d．恒壓時充入He氣 e．及時分離出NH3

(5)下列說法錯誤的是____________。

a．使用催化劑是為了加快反應速率，提高生產效率

b．上述條件下，N2不可能100%轉化為NH3

c．在一定條件下，合成氨反應有一定的限度

d．250～350 s時，生成物濃度保持不變，反應停止

Answer 1

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

【解析】

（1）0～50s內生成氨氣0.24mol，濃度是0.24mol÷2L＝0.12mol/L，則平均反應速率v(NH3)＝0.12mol/L÷50s＝2.4×10-3mol/(L·s)。反應速率之比是化學計量數之比，則v(N2)＝1.2×10-3mol/(L·s)；

（2）250s時，生成了氨氣0.4mol，根據方程式可知反應的氫氣的物質的量為0.6mol，所以H2的轉化率為0.6mol/2mol×100%＝30%；

（3）反應熱對斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，則根據反應方程式N2+3H22NH3可知△H＝（946kJ/mol+3×436kJ/mol）-6×391kJ/mol＝-92 kJ/mol，因此生成1molNH3過程中的熱量變化為0.5×92 kJ＝46 kJ，該反應為放熱反應，反應物總能量高于生成物總能量，答案選A；

（4）a．降低溫度，反應速率減慢，

a錯誤；b．增大壓強，反應速率加快，b正確；

c．恒容時充入He氣，反應物的濃度不變，反應速率不變，c錯誤；

d．恒壓時充入He氣，反應物的濃度減小，反應速率減慢，d錯誤；

e．及時分離NH3，生成物的濃度減小，反應速率減慢，e測。

答案選b；

（5）a．使用催化劑，反應速率加快，提高了生產效率，a正確；

b．反應為可逆反應，N2不可能100%轉化為NH3，b正確；

c．反應為可逆反應，在一定條件下，合成氨反應有一定的限度，c正確；

d．250～350s生成物濃度保持不變，反應達到了化學平衡狀態，但反應未停止，d錯誤；

答案選d。