Question

2．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．对于密闭容器中的反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），500K、30MPa下n（NH₃）、n（H₂）和n（N₂）随时间变化的关系如图所示．
请回答下列问题：
（1）图中属于氢气物质的量随时间变化的曲线是Ⅲ （填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）．
（2）关于t₂时刻的说法正确的是CD．
A．t₂时该反应达到平衡状态
B．t₂时Ⅱ和Ⅲ代表的物质反应速率相同
C．t₂时氢气、氮气与氨气的反应速率之比为3：1：2
D．t₂时氨气与氢气的物质的量相同
（3）对于Ⅱ所代表的物质，其逆反应速率最大的点是g（填“c”、“d”或“g”）；对于Ⅰ所代表的物质，其正反应速率最小的点是f（填“a”、“e”或“f”）．
（4）其他条件不变，只改变温度，在改变的这个温度下反应至t₃时刻，此时n（H₂）比图象中的值大，那么该温度可能是A．
A．673K           B．273K       C．373K
（5）在密闭容器中充入2mol N₂和6mol H₂，一定条件下建立平衡：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，测得N₂的转化率为90%，则在此条件下，反应放出的热量为165.96kJ．若与上述反应的温度和体积相同时，向密闭容器中充入4mol NH₃，则达平衡后，反应吸收（填“放出”或“吸收”）的热量为18.44kJ．

Answer 1

分析 （1）以及化学方程式中的化学计量数和图象中物质的量的变化分析；
（2）t₂时刻氢气和氨气的物质的量相等，反应未达到平衡状态，速率正比的与化学计量数之比相等，据此判断；
（3）合成氨开始后，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，到平衡后，正逆反应速率相等，正反应速率最小，逆反应速率增大；
（4）合成氨是反应放热，温度改变后，n（H₂）比图象中的值大，说明平衡逆向移动，温度升高平衡逆向移动；
（5）1mol氮气反应放热92.2KJ，据参加反应的氮气的物质的量判断放热多少；生成2mol氨气放热92.2KJ，分解2mol氨气吸热92.2KJ，据等效平衡原理判断分解氨气的物质的量计算吸热多少．

解答 解：（1）氢气是反应物，其物质的量减少，且其减少量与氮气之比为3：1，可以判断Ⅲ为氢气，故答案为：Ⅲ；
（2）t₂时刻氢气和氨气的物质的量相等，反应未达到平衡状态，
A、反应未达到平衡状态，故A错误；
B、t₂时刻氢气和氨气的物质的量相等，反应速率不同，故B错误；
C、各物质反应速率之比始终大于化学计量数之比，故C正确；
D、t₂时刻氢气和氨气的物质的量相等，故D正确；
故答案为：CD；
（3）合成氨开始后，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，到平衡后，正逆反应速率相等，正反应速率最小，逆反应速率增大，
故答案为：g；f；
（4）合成氨是反应放热，温度改变后，n（H₂）比图象中的值大，说明平衡逆向移动，温度升高平衡逆向移动，温度高于500K，
故答案为：A；
（5）参加反应的氮气的物质的量为90%×2mol=1.8mol，放热1.8mol×92.2KJ/mol=165.96KJ；在相同容器中充入2mol N₂和6mol H₂与充入4mol NH₃达到平衡状态后，各物质浓度相同，充入2mol N₂和6mol H₂时，平衡后氮气有0.2mol，氢气有0.6mol、氨气有3.6mol，则加入4mol氨气，只反应0.4mol，生成2mol氨气放热92.2KJ，分解2mol氨气吸热92.2KJ，负极0.4mol氨气吸热0.4mol×$\frac{92.2KJ}{2}$=18.44KJ，
故答案为：165.96；吸收；18.44．

点评 本题考查了据图象判断反应物和生成物、平衡状态判断、反应速率与平衡的关系、反应热的计算，题目难度较大．