Question

3．工業(yè)合成氨反應(yīng)：N₂+3H₂?2NH₃是一個放熱的可逆反應(yīng)，反應(yīng)條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑．已知形成1mol H-H鍵、1mol N-H鍵、1mol N≡N鍵放出能量分別為436kJ、391kJ、946kJ．則：
（1）若1mol N₂完全反應(yīng)生成NH₃可放出（填“吸收”或“放出”）熱量92kJ．
（2）如果將1mol N₂和3mol H₂混合，使其充分反應(yīng)，放出的熱量總小于上述數(shù)值，其原因是合成氨是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化．
（3）實驗室模擬工業(yè)合成氨時，在容積為2L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)經(jīng)過10min后，生成10mol NH₃，則用N₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.25mol/（L•min）．
（4）一定條件下，當(dāng)合成氨的反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，下列說法正確的是acf．
a．正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等
b．正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為0
c．N₂的轉(zhuǎn)化率達到最大值
d．N₂和H₂的濃度相等
e．N₂、H₂和NH₃的體積分數(shù)相等
f．反應(yīng)達到最大限度
（5）在四個不同容器中，不同條件下進行合成氨反應(yīng)．根據(jù)在相同時間內(nèi)測定的結(jié)果，判斷該反應(yīng)的速率由大到小的順序是A（用編號填寫）．
A．V（NH₃）=0.5mol•L^-1-•min^-1           B．V（H₂）=0.3mol•L^-1-•min^-1
C．V（N₂）=0.2mol•L^-1-•min^-1　　 　　   D．V（H₂）=0.01mol•L^-1-•s^-1．

Answer 1

分析 （1）△H=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和；
（2）合成氨是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化；
（3）v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$，$\frac{v（{N}_{2}）}{v（N{H}_{3}）}$=$\frac{1}{2}$，據(jù)此求算；
（4）化學(xué)平衡狀態(tài)是正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度保持不變的狀態(tài)，反應(yīng)達到最大限度，據(jù)此分析；
（5）同一化學(xué)反應(yīng)中，同一時間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比；先把不同物質(zhì)的反應(yīng)速率換算成同一物質(zhì)的反應(yīng)速率進行比較，從而確定選項，注意單位是否相同．

解答 解：（1）△H=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和，反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃中△H=（946+3×436-6×391）kJ/mol=-92kJ/mol，所以正反應(yīng)放熱，
故答案為：放出；92；
（2）合成氨是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，
故答案為：合成氨是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化；
（3）v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{10mol}{2L}}{10min}$=0.5mol/（L•min），$\frac{v（{N}_{2}）}{v（N{H}_{3}）}$=$\frac{1}{2}$，所以v（N₂）=0.25mol/（L•min），
故答案為：0.25mol/（L•min）；
（4）a．正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確； 
b．正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為0，是指反應(yīng)開始時的狀態(tài)，反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)，錯誤；
c．N₂的轉(zhuǎn)化率達到最大值，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確； 
d．N₂和H₂的濃度相等，反應(yīng)不一定達到平衡狀態(tài)，錯誤； 
e．N₂、H₂和NH₃的體積分數(shù)相等，與平衡狀態(tài)無關(guān)，錯誤；
f．反應(yīng)達到最大限度，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確；
故答案為：acf；
（5）反應(yīng)為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），以氫氣的反應(yīng)速率為標(biāo)準(zhǔn)進行判斷；
A、V（NH₃）=0.5mol/（L•min），反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比，所以ν（H₂）=0.75mol/（L•min）；
B、ν（H₂）=0.3mol/（L•min）；
C、ν（N₂）=0.2mol/（L•min），反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比，所以ν（H₂）=0.6mol/（L•min）；
D、ν（H₂）=0.01mol/（L•S）=0.6mol/（L•min）．
所以反應(yīng)速率最快的是A；
故選A．

點評 本題考查了據(jù)鍵能計算焓變、可逆反應(yīng)的焓變、化學(xué)反應(yīng)速率的計算及大小比較、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，題目難度不大．