Question

【题目】氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。其合成原理为:

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,

I. 该反应 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol 在一密闭容器中发生，下图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。

(1)t1、t3、t4时刻，体系中分别是什么条件发生了变化？

t1___________，t3____________，t4__________。

(2)下列时间段中，氨的百分含量最高的是__________

A．0～t1 B．t2～t3

C．t3～t4 D．t4～t5

II. 在密闭容器中，投入1mol N2和3 mol H2在催化剂作用下发生反应:

(1)当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是___________；N2和H2的转化率比是___________。

(2)缩小体积增大压强，混合气体的平均相对分子质量________ (填“变大”、“变小”或“不变”)。

(3)当达到平衡时，充入氩气，并保持总压强不变，平衡将___________(填“正向”、“逆向”或“不移动”)。

(4)已知合成氨的反应在298K时：正反应的△H=-92．4kJ/mol，△S=-0.1982kJ/(mol·K)，根据焓变和熵变判断298K下合成氨反应________(填“能”或“不能”)自发进行。

(5)若容器恒容、绝热，该反应达到平衡的标志是___________

①反应速率v(N2)：v(H2)：v(NH3)=1：3：2

②各组分的物质的量浓度不再改变

③体系的压强不再发生变化

④混合气体的密度不变

⑤体系的温度不再发生变化

⑥2V正(N2) =V正(NH3)

⑦单位时间内3mol H-H断裂同时2mol N-H也断裂．

Answer 1

【答案】升温加入催化剂减压A1∶31∶1变大逆向能②③⑤

【解析】

由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ·mol-1，可知，该反应为放热反应，且为气体体积减小的反应。

I.(1)由图可知，t1正逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，改变条件应为升高温度；t3正逆反应速率同等程度的增大，改变条件应为使用催化剂；t4时正逆反应速率均减小，且逆反应速率大于正反应速率，改变条件应为减小压强，故答案为：升高温度；加入催化剂；减压

(2)由图可知，t1平衡逆向移动，t3不移动，t4平衡逆向移动，均使氨气的含量减少，则t0～t1氨气的含量最大，故答案为：A；

II.(1) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始(mol) 1 3 0

反应(mol) x 3x 2x

平衡(mol)1-x 3-3x 2x

当反应达到平衡时，N2和H2的浓度之比等于物质的量之比==；N2和H2的转化率比=：=，故答案为：；；

(2)缩小体积增大压强，平衡正向移动，气体的物质的量减小，但质量不变，因此混合气体的平均相对分子质量变大，故答案为：变大；

(3)当达到平衡时，充入氩气，并保持总压强不变，体积增大，相当于减小压强，平衡逆向移动，故答案为：逆向；

(4)298K时：合成氨的正反应的△H=-92．4kJ/mol，△S=-0.1982kJ/(mol·K)，根据△G=△H-T△S=(-92．4kJ/mol)-298K×[-0.1982kJ/(mol·K)]=-33.34＜0时，反应能自发进行，故答案为：能；

(5)①任何时候都满足反应速率v(N2)：v(H2)：v(NH3)=1：3：2，不能判断是否达到平衡状态，错误；②各组分的物质的量浓度不再改变，是达到和谐平衡的标志，正确；③容器恒容、绝热，该反应为气体物质的量减少的反应，说明气体的物质的量为变量，即体系的压强为变量，因此压强不再发生变化，能够说明达到平衡状态，正确；④容器的体积和气体的质量均不变，混合气体的密度始终不变，不能判断是否达到平衡状态，错误；⑤容器恒容、绝热，该反应为放热反应，容器中气体的温度是变量，因此体系的温度不再发生变化，能够说明达到平衡状态，正确；⑥2V正(N2) =V正(NH3) 不能说明正、逆反应速率的关系，因此不能判断是否达到平衡状态，错误；⑦根据N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，单位时间内3mol H-H断裂同时有2mol N-H断裂，表示正反应速率大于逆反应速率，不是平衡状态，错误；故答案为：②③⑤。