Question

合成氨對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國(guó)防建設(shè)均具有重要意義。

N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)  △H = -92 kJ·mol^-1

（1）在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng)，下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______

a．混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

b．混合氣體的密度不再發(fā)生變化

c．反應(yīng)容器中N₂、NH₃的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化

d．單位時(shí)間內(nèi)斷開a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3 a個(gè)N-H鍵

e．三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比

（2）在恒溫恒容的密閉容器中，合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：

① 表示N₂ 的濃度變化的曲線是               （選填曲線代號(hào)“A”、“B”或“C”）。

② 前25 min 內(nèi)，用H₂ 的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是                。

③在25 min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K =           （計(jì)算結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示）。若升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將___   ____(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（3）在第25 min 末，保持其它條件不變，若升高反應(yīng)溫度并設(shè)法保持該溫度不變，在第35 min末再次達(dá)到平衡。平衡移動(dòng)過程中H₂ 濃度變化了1.5 mol·L^-1，請(qǐng)你在圖中畫出第25 min ～ 40 min NH₃濃度變化曲線。

（4）在一定溫度下，將1 mol N₂和3 mol H₂混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得氣體總物質(zhì)的量為2.8 mol 。

①達(dá)平衡時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率α₁ = ______   ______。

②在相同條件下，若起始時(shí)只將NH₃置于該容器中，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH₃的轉(zhuǎn)化率為α₂，當(dāng)α₁ + α₂ =1時(shí)，則起始時(shí)n (NH₃)= ___   _____mol。

 

Answer 1

【答案】

（1）a c  （2）①C  ②0.12 mol·L^-1·min^-1   ③ （或0.148、0.15）； 減小

（3）

說明：對(duì)曲線的曲率不做要求，但曲線彎的方向要考慮，這涉及到濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響問題。起點(diǎn)與終點(diǎn)要正確，達(dá)平衡的時(shí)間要一致。

（4）① 60%      ② 2          

【解析】

試題分析：（1）a．該反應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體的總的物質(zhì)的量進(jìn)行，壓強(qiáng)降低，故混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，說明到達(dá)平衡， a正確；b．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，錯(cuò)誤。c．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，反應(yīng)混合物各組分的濃度不發(fā)生變化，反應(yīng)容器中N₂的物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化，說明到達(dá)平衡，故c正確。d．單位時(shí)間內(nèi)斷開a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3a個(gè)N-H鍵，都表示正反應(yīng)速率，不能說明到達(dá)平衡，錯(cuò)誤。e．反應(yīng)混合物平衡時(shí)的濃度之比與起始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時(shí)可能等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，也可能不等于，錯(cuò)誤。

（2）①、N₂是反應(yīng)物，結(jié)合化學(xué)方程式分析，H₂的曲線變化快，而N₂的變化慢，所以表示N₂的濃度變化的曲線是C。

②、根據(jù)v=△c÷t公式計(jì)算可得，前25 min 內(nèi)，用H₂的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是0.12mol/(L·min) 。

③、平衡常數(shù)等于生應(yīng)物的冪之積除以反應(yīng)物的冪之積，故平衡常數(shù)K =4/27。反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)逆向移動(dòng)，故若升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將減小。

（3）升高反應(yīng)溫度，平衡逆向移動(dòng)，氫氣的濃度增加1.5 mol·L^－1，氨氣減少1 mol·L^－1，變?yōu)?.0mol·L^－1畫出曲線即可。

（4）設(shè)平衡時(shí)有x molN₂轉(zhuǎn)化 

N₂（g）+3H₂（g）） 2NH₃（g）

起始物質(zhì)的量：1mol      3mol                0

變化物質(zhì)的量：x        3x                   2x

平衡物質(zhì)的量：1-x       3-3x                  2x 

可得4-2x=2.8，得出x=0.6mol，α₁ =60%；α₁ + α₂ =1，說明這兩個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)完全相同，加入的氨氣為2mol。

考點(diǎn)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、濃度變化曲線的繪制、平衡移動(dòng)的影響因素及平衡計(jì)算。