Question

【题目】在恒温(500K)、体积为2.0L 的密闭容器中通入1.0 mol N2和1 mol H2发生合成氨反应，20 min 后达到平衡，测得反应放出的热量为 18.4 kJ，混合气体的总物质的量为 1.6 mol。

（1）从开始反应至达到平衡时，用NH3表示该反应的化学反应速率V(NH3)=__________。

（2）该反应的热化学方程式为_____________________________________________。

（3）若拆开1 mol H—H键和1 mol NN 键需要的能量分别是436 kJ和946 kJ，则拆开1 mol N—H键需要的能量是__________kJ。

（4）判断该反应达到平衡状态的依据是____________(填序号)。

①单位时间内消耗1mol N2 的同时消耗了3mol H2 ；

②单位时间内断裂1mol N≡N 的同时断裂了6mol N–H；

③V正(N2)=V逆(NH3);

④NH3的物质的量分数不再随时间而变化

⑤容器内气体的压强不再随时间而变化的状态 ;

⑥容器内气体的密度不再随时间而变化的状态；

⑦c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2 ;

Answer 1

【答案】0.01 molL1min1 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=92.4 kJ/mol 391 ②④⑤

【解析】

在恒温，体积为2L的密闭容器中通入1molN2和1molH2，20min后达到平衡，测得反应放出的热量为 18.4 kJ，混合气体的物质的量为1.6mol；

设消耗的氮气为n mol，则：

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

起始量(mol)：1 1 0

变化量(mol)：n 3n 2n

平衡量(mol)：1-n 1-3n 2n

所以：1-n+1-3n+2n=1.6，解得n=0.2，1mol氮气反应放出的热量为18.4kJ×=92kJ，

(1)V(NH3)=；

(2)计算1mol氮气反应放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；

(3)反应热△H=反应物的键能和-生成物的键能和；

(4)可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些物理量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡。

在恒温，体积为2L的密闭容器中通入1molN2和1molH2，20min后达到平衡，，测得反应放出的热量为 18.4 kJ，混合气体的物质的量为1.6mol；

设消耗的氮气为n mol，则：

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

起始量(mol)：1 1 0

变化量(mol)：n 3n 2n

平衡量(mol)：1-n 1-3n 2n

所以：1-n+1-3n+2n=1.6，解得n=0.2，1mol氮气反应放出的热量为18.4kJ×=92kJ，

(1)从开始反应至达到平衡时，用NH3表示该反应的化学反应速率V(NH3)=== 0.01 molL1min1；

(2)1mol氮气反应放出的热量为18.4kJ×=92kJ，则发生反应的热化学方程式为热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92kJ/mol；

(3)设拆开1 mol N—H键需要的能量是QkJ，则反应热△H=反应物的键能和-生成物的键能和=(946kJ/mol)+(436 kJ/mol)×3-(Q kJ/mol)×6=-92kJ/mol，解得：Q=391；

(4)①单位时间内消耗1molN2 的同时消耗了3molH2，均表示正反应，无法判断反应是平衡状态，故①错误；

②单位时间内断裂1molN≡N的同时断裂了6molN–H，说明正逆反应速率相等，此时反应达到平衡状态，故②正确；

③当2V正(N2)=V逆(NH3)时反应才达到平衡状态，则V正(N2)=V逆(NH3)时反应不是平衡状态，故③错误；

④NH3的物质的量分数不再随时间而变化，说明反应达到平衡状态，故④正确；

⑤在恒温恒容条件下，容器内气体的压强不再随时间而变化的状态，说明混合气体的总物质的量不再改变，此时是平衡状态，故⑤正确；

⑥容器内气体的总质量不变，气体体积也不变，则密度一直不变，无法确定是平衡状态，故⑥错误；

⑦c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2无法说明各组分的浓度保持不变，不能确定反应达到平衡状态，故⑦错误；

故答案为②④⑤。