Question

13．工業(yè)合成氨的反應(yīng)如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NG₃（g）．
某溫度下，在容積恒定為2.0L的密閉容器中充入2.0molN₂和2.0molH₂，一段時(shí)間后反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n（NH3）	0	0.24	0.36	0.40	0.40

（1）0～50s內(nèi)的平均反應(yīng)速率 v（N₂）=1.2×10^-3mol/（L•s）．
（2）250s時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率為30%．
（3）已知N≡N的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，則生成1molNH₃過程中的熱量變化92 kJ．下圖能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是A．

（4）為加快反應(yīng)速率，可以采取的措施b
a．降低溫度            b．增大壓強(qiáng)         c．恒容時(shí)充入He氣d．恒壓時(shí)充入He氣     e．及時(shí)分離NH₃
（5）下列說法錯(cuò)誤的是d
a．使用催化劑是為了加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率
b．上述條件下，N₂不可能100%轉(zhuǎn)化為NH₃
c．為了提高N₂的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)適當(dāng)提高H₂的濃度
d.250～350s生成物濃度保持不變，反應(yīng)停止．

Answer 1

分析 （1）圖表中0～50s內(nèi)氨氣的濃度變化為0.24mol，計(jì)算氨氣的反應(yīng)速率，速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比計(jì)算得到氮?dú)獾姆磻?yīng)速率；
（2）250s時(shí)，氨氣生成的物質(zhì)的量為0.40mol，則反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量=0.6mol，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（3）反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；依據(jù)焓變判斷反應(yīng)圖象變化；
（4）升高溫度、中等壓強(qiáng)、增大濃度、加入催化劑、增加接觸面積等措施都可以加快反應(yīng)速率；
（5）氫氣和氮?dú)夂铣砂笔强赡娣磻?yīng)一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)，為動(dòng)態(tài)平衡，兩種反應(yīng)物增加一種會(huì)提高另一種的轉(zhuǎn)化率，催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡．

解答 解：（1）圖表中0～50s內(nèi)氨氣的濃度變化為0.24mol，計(jì)算氨氣的反應(yīng)速率v（NH₃）=$\frac{\frac{0.24mol}{2.0L}}{50s}$=0.0024mol/（L•s），v（NH₃）：v（N₂）=2：1，v（N₂）=$\frac{0.0024mol/（L•s）}{2}$=1.2×10^-3mol/（L•s ），
故答案為：1.2×10^-3mol/（L•s ）；
（2）250s時(shí)，氨氣生成的物質(zhì)的量為0.40mol，則反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量=0.6mol，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.6mol}{2.0mol}$×100%=30%，
故答案為：30%；
（3）已知N≡N的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），生成1molNH₃反應(yīng)過程中能量變化=$\frac{1}{2}$×946KJ/moL+$\frac{3}{2}$×436KJ/mol-3×391kJ/mol=-92KJ/mol，則生成1molNH₃過程中的熱量變化位92KJ，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物的能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，正確表示該反應(yīng)中能量變化的是選A，
故答案為：92；A；
（4）a．降低溫度，反應(yīng)速率減小，故a錯(cuò)誤；           
 b．增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，故b正確；        
 c．恒容時(shí)充入He氣，總壓增大，分壓不變，平衡不變，反應(yīng)速率不變，故c錯(cuò)誤；
d．恒壓時(shí)充入He氣，體積增大，壓強(qiáng)減小，反應(yīng)速率減小，故d錯(cuò)誤；   
 e．及時(shí)分離NH₃ 反應(yīng)正向進(jìn)行，難度減小反應(yīng)速率減小，故e錯(cuò)誤；
故答案為：b；                   
（5）a．使用催化劑是為了加快反應(yīng)速率，縮短了反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，故a正確；
b．上述條件下，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，N₂不可能100%轉(zhuǎn)化為NH₃ ，故b正確；
c．為了提高N₂的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)適當(dāng)提高H₂的濃度，提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故c正確；
d.250～350s生成物濃度保持不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)仍然進(jìn)行．只是正逆反應(yīng)速率相同，故d錯(cuò)誤；
故答案為：d．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響因素分析判斷、化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用等知識(shí)，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．