Question

【題目】下圖表示氮及其化合物在一定條件下的轉化關系：

（1）根據反應I，在500℃、20MPa時，將N2和H2通入到體積為2 L的密閉容器中，反應過程中各種物質的物質的量變化如右圖所示:

（1）10 min內用NH3表示該反應的平均速率，v(NH3)= 。

（2）在10~20min內NH3濃度變化的原因可能是 (填字母)。

a.加了催化劑

b.降低溫度

c.增加NH3的物質的量

（3）該可逆反應達到平衡的標志是_______(填字母)。

a．3v(H2)正 = 2v(NH3)逆

b．混合氣體的密度不再隨時間變化

c．容器內的總壓強不再隨時間而變化

d． N2、H2、NH3的分子數之比為1∶3∶2

（4）第一次平衡時，平衡常數K1＝ (用數學表達式表示)。

（5）反應I：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=–92.4 kJmol－1

如圖所示反應I中平衡混合氣中NH3的體積分數隨溫度或壓強變化的曲線，圖中L(L1、L2)、X分別代表溫度或壓強。其中X代表的是____________(填“溫度”或“壓強”)，判斷L1、L2的大小關系并說明理由_______ 。

（6）反應II其中一步反應為

2NH3 (g)+3Cl2(g) =N2 (g) +6HCl(g) ΔH=–462 kJmol－1

已知：

斷開1 mol H–N鍵與斷開1 mol H–Cl鍵所需能量相差約為_________ kJ。

Answer 1

【答案】（1）v(NH3)=0.005mol/(L·min)

（2）a（3）c（4）

（5）壓強；L1＜L2,合成氨的反應是放熱反應，壓強相同時，溫度升高，平衡逆向移動，氨的體積分數減小（6）41

【解析】

試題分析：（1）反應速率==0.005mol/(L．min)；

（2）由圖可知，0-10分鐘內△n(N2)=0.025mol×2=0.05mol；10-20分鐘內△n′(N2)=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物質的量之比，所以，0-10分鐘與10到20分鐘兩個時間段中，N2的反應速率之比為0.05mol：0.1mol=1：2；由圖象可知各組分物質的量變化增快，且10min時變化是連續的，20min達平衡時，△n′(N2)=0.025mol×4=0.1mol，△n(H2)=0.025mol×12=0.3mol，△n(NH3)=0.025mol×8=0.2mol，物質的量變化之比等于化學計量數之比，三種氣體物質的速率增加倍數相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑，故答案為a；

（3）反應N2(g)+3H2(g)=2NH3；a．當2v(H2)正 = 3v(NH3)逆時才能作為平衡的判斷，故錯誤；b．混合氣體的質量不變，氣體的體積不變，故密度始終不變，若密度不再隨時間變化，不能說明平衡，故錯誤；c．容器內前后氣體的物質的量有變化，說明壓強時變量，總壓強不再隨時間而變化，說明平衡，故正確；d．N2、H2、NH3的分子數之比為1：3：2任何時刻都成立，故錯誤；

（4）化學平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，所以其平衡常數K==；

（5）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92kJmol-1為放熱反應，若升高溫度平衡逆向移動，前期的體積分數減小，與圖象矛盾；若增大壓強，平衡向正向移動，氨氣的體積分數增大，故改變條件為壓強；壓強相同時，溫度升高，平衡逆向移動，氨的體積分數減小，L1＜L2；

（6）設1molH-N鍵能為x，1molH-Cl鍵能為y，根據△H=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和，-462=6x+3×243-(945+6y)，x-y=41kJ。