Question

【题目】氮气是大气中含量最多的气体，研究氮及其化合物对人类有重要的意义。

（1）合成氨的原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。

①将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，平衡时测得N2为0.1mol，H2为0.4mol，NH3为0.1mol。该条件下H2的转化率为__。此温度下该反应的平衡常数K=___。

②欲提高H2的转化率，下列措施可行的是___。

a.向容器中按原比例再充入原料气

b.向容器中再充入惰性气体

c.改变反应的催化剂

d.液化生成物分离出氨

（2）在2L密闭容器中，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＜0体系中，各成分物质的量随时间的变化如图所示。

①用O2表示0～2s内该反应的平均速率v=___。

②能说明该反应已经达到平衡状态的是___。

a.容器内压强保持不变

b.2v(NO2)=v(O2)

c.v逆(NO)=2v正(O2)

d.容器内物质的密度保持不变

③能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是__。

a.及时分离出NO2气体

b.适当升高温度

c.增大O2的浓度

d.将容器的体积缩小至1L

Answer 1

【答案】27.3% 6.25（L·mol－1）2 ad 0.0015mol·L－1min－1 ac cd

【解析】

（1）合成氨的原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。

①根据化学方程式和三段式列式计算：

该条件下H2的转化率= ×100%≈27.3%，

平衡常数K= = =6.25（L·mol－1）2

故答案为：27.3%；6.25（L·mol－1）2；

②根据化学平衡：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），反应是气体体积减小的放热反应，欲提高 H2的转化率，平衡正向进行；

a．向容器中按原比例再充入原料气，则压强增大，平衡向右移动，氢气的转化率增大，故a正确；

b．向容器中再充入惰性气体，则各组分浓度不变，平衡不移动，氢气的转化率不变，故b错误；

c．改变反应的催化剂，不影响平衡的移动，氢气的转化率不变，故c错误；

d．液化生成物分离出氨，平衡向右移动，氢气的转化率增大，故d正确；

故选ad。

（2）①由图象数据可知，由方程式2NO（g）+O2（g）2NO2（g）可知，平衡时△c（NO）：△c（O2）：△c（NO2）=2：1：2，为据此判断表示，浓度变化的曲线，分别为b为NO，c为O2，a为NO2，由图中数据可知2s内，O2的浓度变化量为0.005mol·L－1-0.002mol·L－1=0.003mol·L－1，根据v= 计算v（O2）==0.0015mol·L－1min－1；

故答案为：0.0015mol·L－1min－1；

②能说明该反应已经达到平衡状态的是当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变；

a．随反应进行气体的物质的量减小，压强增减小，容器内压强保持不变，说明到达平衡，故a正确；

b．未指明正逆速率，若都为同一方向速率，始终都存在v（NO2）=2v（O2）关系，故不能说明到达平衡，若为不同方向的速率，速率之比等于化学计量数之比，说明到达平衡，故b错误；

c．不同物质表示的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，故v逆(NO)=2v正(O2)，说明到达平衡，故c正确；

d．反应混合气体的质量不变，容器的体积不变，密度始终不变，故容器内物质的密度保持不变，不能说明到达平衡，故d错误；

故选ac；

③为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动依据平衡移动原理分析判断；

a．及时分离出NO2气体，平衡向正反应移动，但反应速率降低，故a错误；

b．适当升高温度，反应速率增大，平衡向逆反应移动，故b错误；

c．增大O2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动，故c正确；

d．将容器的体积缩小至1L浓度增大，反应速率增大，平衡向正反应移动，故d正确；

故选cd。