Question

【題目】在恒溫、體積為1.0L的密閉容器中通入1.0 mol N2和x mol H2發生如下反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，20 min后達到平衡，測得反應放出的熱量為18.4 kJ，混合氣體的物質的量為1.6 mol，容器內的壓強變為原來的80%。請回答下列問題：

（1）20 min內，υ(N2)=____________________。

（2）該反應的熱化學方程式為______________________________。

（3）下列敘述中能表示該反應達到平衡狀態的是_________(填序號)。

①N2體積分數保持不變

②單位時間斷裂0.3 mol H-H鍵，同時生成0.6 mol N-H鍵

③混合氣體的密度不再改變

④2υ正(H2)=3υ逆(NH3)

⑤混合氣體的平均摩爾質量不再改變

Answer 1

【答案】υ(N2)=0.010 mol/(L·min) N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92 kJ/mol ①④⑤

【解析】

本題考查化學反應速率的計算、熱化學方程式的書寫、平衡標志的判斷方法，其中化學平衡狀態的判斷標志是常考題型，也是易錯題。利用三段式分析計算反應速率與化學平衡轉化率是常見的解題方法。

設平衡時氮氣轉化率為a，則

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

開始的量(mol)1.0x0

改變的量(mol)a3a2a

平衡的量(mol)1.0-ax-3a2a

= 80%，解得x=1.0，2.0-2a=1.6，解得a=0.2 = 20%。

(1)20min內，υ(N2)= = 0.01 mol/(L·min)；

(2) 0.2mol氮氣參與反應時放出18.4kJ熱量，則1mol氮氣參與反應時的焓變為 =-92kJ/mol，該反應的熱化學方程式為N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) H =-92 kJ/mol；

（3）根據“變量不變達平衡”原則來進行判斷。①反應為氣體體積縮小的反應，N2體積分數為變量，當其體積分數保持不變時反應達平衡狀態，故正確；②單位時間斷裂0.3mol H- H鍵，同時生成0.6 molN-H鍵，都是指正反應速率，無法說明正逆反應速率相等，反應不一定達平衡，故錯誤；③反應在恒容條件下進行且所有反應物均為氣體，密度不是變量，故混合氣體的密度不再改變反應不一定達平衡，故錯誤；④2υ正(H2)=3υ逆(NH3)，說明正逆反應速率相等，反應達平衡狀態，故正確；⑤混合氣體的平均摩爾質量為變量，若其不再改變則反應達平衡，故正確，答案選①④⑤；