Question

工业上合成合成氨的热化学方程式如下：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
（1）请在答卷上画出以上反应过程中体系的能量变化图（进行必要的标注）．
（2）工业上采取以下措施能用勒夏特列原理解释的是
A．加入催化剂              
B．增大反应容器的压强（50MPa）
C．升高反应的温度（500℃）  
D．设法分离产生的氨气
（3）一定温度下，在密闭容器中进行以上反应．容器中0-4minN₂、H₂和NH₃三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示．
①若容器为体积为2L的恒容容器，则反应开始2分钟 NH₃的平均反应速率为

 

．
②若容器为体积可变的恒压容器，在4min时往容器中再加入N₂和H₂各1mol，平衡向

 

移动（填“向右”、“向左”或“不”），平衡常数

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）；反应一段时间后，在t min时再次达到平衡，在答卷的图中画出H₂在4min-t min时间内物质的量的变化曲线（标出必要数据）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡移动原理

专题：

分析：（1）根据合成氨的热化学方程式知，合成氨的反应为放热反应，氮气和氢气的总能量高于氨气的总能量；
（2）有化学平衡移动的可以用勒夏特列原理解释，
A、加入催化剂平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释；
B、合成氨的反应正向为气体体积减小的反应，增大反应容器的压强（50MPa），平衡正向移动；
C、合成氨的反应为放热反应，升高反应的温度（500⁰C） 平衡逆向移动，反应物的转化率减小，不能用勒夏特列原理解释；
D、设法分离产生的氨气平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释；
（3）①根据公式v=△n/V△t计算；
②若容器为体积可变的恒压容器，在4min时往容器中再加入N₂和H₂各1mol，反应物的浓度增大，生成物的浓度减小，平衡向右移动，温度未发生变化，平衡常数不变；根据等效平衡知识，反应一段时间后，在t min时再次达到平衡时H₂的物质的量为原平衡的2倍．

解答： 解：（1）根据合成氨的热化学方程式知，合成氨的反应为放热反应，氮气和氢气的总能量高于氨气的总能量，故反应过程中体系的能量变化图为，故答案为：；
（2）A、加入催化剂平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释，故A错误；
B、合成氨的反应正向为气体体积减小的反应，增大反应容器的压强（50MPa），平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，故B正确；
C、合成氨的反应为放热反应，升高反应的温度（500⁰C） 平衡逆向移动，反应物的转化率减小，不能用勒夏特列原理解释，故C错误；
D、设法分离产生的氨气平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，故D正确；
故答案为：BD；
（3）①根据公式v=△n/V△t计算；根据图象可知，反应开始2分钟 NH₃的物质的量变化为0.2mol，容器的体积为2L，则反应速率v=

△c

△t

=

0.2mol 2L

2min

=0.05mol/（L?min）；
故答案为：0.05mol/（L?min）；
②若容器为体积可变的恒压容器，在4min时往容器中再加入N₂和H₂各1mol，反应物的浓度增大，生成物的浓度减小，平衡向右移动，温度未发生变化，平衡常数不变；根据等效平衡知识，反应一段时间后，在t min时再次达到平衡时H₂的物质的量为原平衡的2倍．H₂在4min-t min时间内物质的量的变化曲线为，故答案为：向右；不变；．

点评：本题考查化学反应与能量变化、化学反应速率和化学平衡的计算及图象，旨在考查学生对基础知识的理解掌握，难度中等．