Question

17．工業(yè)上合成氨的反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.60kJ•mol-1
（1）下列說法能說明上述反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的是bd（填序號(hào)）．
a．單位時(shí)間內(nèi)生成2a mol NH₃的同時(shí)生成3a mol H₂
b．單位時(shí)間內(nèi)生成6a mol N-H鍵的同時(shí)生成2a mol H-H鍵
c．用N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1：3：2
d．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大
e．容器內(nèi)的氣體密度不變
（2）已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2L的密閉容器中進(jìn)行，測得如表數(shù)據(jù)：根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：

時(shí)間（h） 物質(zhì)的量（mol）	0	2	4	6
N2	1.50	1.20	1.00	1.00
H2	4.50	3.60	3.00	3.00
NH3	0	m	1.00	1.00

①反應(yīng)進(jìn)行到4h時(shí)放出的熱量為46.30．
②根據(jù)計(jì)算可得m=0.6，0～2h內(nèi)NH₃的平均反應(yīng)速率為0.15mol/（L•h），．
③此溫度下反應(yīng)：2NH₃?N₂+3H₂的化學(xué)平衡常數(shù)K=6.75．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）①依據(jù)反應(yīng)的焓變結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算放出的熱量；
②根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量計(jì)算出消耗的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算出0～2小時(shí)內(nèi)N₂的平均反應(yīng)速度率；
③根據(jù)3、4小時(shí)的時(shí)間段氨氣的物質(zhì)的量不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量計(jì)算出消耗的氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量及平衡時(shí)的濃度，
再根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$計(jì)算出該溫度下的平衡常數(shù)，逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為正反應(yīng)平衡常數(shù)的倒數(shù)；

解答 解：（1）a．單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH₃的同時(shí)生成3n mol H₂，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故a不符合；
b．若達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)生成6n mol N-H鍵的同時(shí)會(huì)生成3n mol H-H鍵，說明正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，此時(shí)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故b符合；
c．用N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1：3：2，為正反應(yīng)速率之比，但不能說明反應(yīng)正向進(jìn)行，與故c不符合；
d．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變，說明總物質(zhì)的量不變，正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故d符合；
e．混合氣體的密度不變，反應(yīng)發(fā)生到平衡這個(gè)量一直不變，故e不符合；
故答案為：bd；　
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.20kJ•mol^-1，生成2mol氨氣放熱92.30kJ，反應(yīng)進(jìn)行到4小時(shí)時(shí)，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量變化了1.5mol-1mol=0.5mol，則生成氨氣1mol，放出的熱量為$\frac{92.6}{2}$kJ/mol×1mol=46.30kJ，
故答案為：46.30；
②0～2小時(shí)內(nèi)，反應(yīng)氮?dú)馕镔|(zhì)的量=1.5mol-1.2mol=0.3mol，生成了0.6mol氨氣，根據(jù)反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），0～2小時(shí)內(nèi)N₂的平均反應(yīng)速度率為：v（NH₃）=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{2h}$0.15mol/（L•h），
故答案為：0.6，0.15mol/（L•h）；
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)在第3和4小時(shí)時(shí)間段內(nèi)氨氣的物質(zhì)的量不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時(shí)生成了1.00mol氨氣，
列出化學(xué)平衡的三段式為
                   N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
反應(yīng)開始前（mol）     1.5    4.5       0
變化量（mol）         0.5    1.5       1
平衡時(shí)（mol）          1       3        1
平衡時(shí)濃度（mol/L） 0.500     1.500     0.5
此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{5}^{2}}{1．{5}^{3}×0.5}$=$\frac{1}{6.75}$，
此溫度下反應(yīng)：2NH₃?N₂+3H₂的化學(xué)平衡常數(shù)K=6.75，
故答案為：6.75；

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系等知識(shí)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，試題綜合性強(qiáng)，難度較大，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，提高學(xué)生的應(yīng)試能力和學(xué)習(xí)效率．