Question

【題目】Ⅰ．氮的固定一直是科學家研究的重要課題，合成氨則是人工固氮比較成熟的技術，其原理為N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)。

(1)已知每破壞1mol有關化學鍵需要的能量如下表：

H-H	N-H	N-N	N≡N
435.9KJ	390.8KJ	192.8KJ	945.8KJ

(1)則反應物的總能量_________(填“>”或 “<”)生成物的總能量。

(2)在一定溫度下、向2L密閉容器中加入2 molN2、6 mol H2，在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應 N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)，10min后達到平衡，此時剩余4.5mol H2。

①下列敘述能說明此反應達到平衡狀態(tài)的是________________________。

a．容器內總壓強不變 b．v(H2)正＝v(H2)逆　 c．N2和H2的濃度相等

d． 2 mol NH3生成的同時有3 moH—H鍵斷裂 e．NH3的濃度不再改變

②0～10 min內的平均反應速率v(H2) 是______mol/(Lmin)；10秒末NH3的濃度是______mol/L；N2 的的物質的量________mol

Ⅱ．某溫度時，在一個2L的密閉容器中X、Y、Z三種氣體物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示，據(jù)此回答：

(1)該反應的化學方程式為_______________________。

(2)從開始至2min，Z的平均反應速率為____________mol/(L·min)；

(3)改變下列條件，可以加快化學反應速率的有_________。

A．升高溫度 B．減小物質X的物質的量 C．減小壓強 D．增加物質Z的物質的量 E．縮小容積

F．使用效率更高的催化劑

(4)該反應正向為放熱反應若上述容器為絕熱容器(與外界無熱交換)，則到達平衡所需時間將______。

a．延長 b．縮短 c．不變 d．無法確定

Answer 1

【答案】＞ abe 0.075 0.5 1.5 3X+Y2Z 0.05 ADEF b

【解析】

Ⅰ．(1)反應熱△H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，當反應物的總能量＞生成物的總能量時此反應為放熱反應；

(2)①根據(jù)平衡狀態(tài)是動態(tài)平衡，其特征是平衡體系中各物質的量不再隨時間變化而變化，據(jù)此逐一分析判斷；

②向2L密閉容器中加入2molN2、6 molH2，在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，10min后達到平衡，此時剩余4.5molH2，則

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量(mol) 2 6 0

轉化量(mol) 0.5 1.5 1.0

平衡量(mol) 1.5 4.5 1.0

根據(jù)反應速率的公式進行計算即可；

Ⅱ．(1)從曲線的變化趨勢可以看出，從反應開始到達到平衡，X、Y的物質的量減少，應為反應物，Z的物質的量增加，應為生成物，從反應開始到第2分鐘反應到達平衡狀態(tài)，X、Y消耗的物質的量分別為0.3mol、0.1mol，Z的生成的物質的量為0.2mol，因此三者比例為3：1：2，物質的量變化之比等于化學計量數(shù)之比，據(jù)此寫出反應方程式；

(2)根據(jù)反應速率為v(Z)=計算；

(3)根據(jù)影響反應速率的因素分析判斷；

(4)若上述容器為絕熱容器(與外界無熱交換)，該反應的正反應為放熱反應，所以相當于升高溫度，結合溫度對速率的影響分析。

Ⅰ．(1)由題中數(shù)據(jù)可知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和=945.8kJ/mol+3×435.9kJ/mol-6×390.8kJ/mol=-91.3kJ/mol，所以該反應為放熱反應，即反應物的總能量＞生成物的總能量；

(2)①a.該反應反應前后氣體的體積不等，故混合氣體的總壓強不再發(fā)生變化可作為判斷是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)，故a正確；b.v(H2)正＝v(H2)逆，說明正逆反應速率相等，可作為判斷是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)，故b正確；c.平衡時N2和H2的濃度濃度不再發(fā)生變化，但物質之間的濃度不一定相等或滿足某種關系，不能判斷是否達到化學平衡狀態(tài)，故c錯誤；d.單位時間內2molNH3生成為正反應速率，同時有3moH—H鍵斷裂也為正反應速率，均為正反應速率，不能判斷是否達到化學平衡狀態(tài)，故d錯誤；e.NH3的濃度不再改變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故e正確；故答案為abe；

②向2L密閉容器中加入2molN2、6 molH2，在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，10min后達到平衡，此時剩余4.5molH2，則

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量(mol) 2 6 0

轉化量(mol) 0.5 1.5 1.0

平衡量(mol) 1.5 4.5 1.0

0～10min內的平均反應速率v(H2)==0.075mol/(Lmin)；平衡時NH3的濃度是=0.5mol/L；N2的的物質的量1.5mol；

Ⅱ．(1)從曲線的變化趨勢可以看出，從反應開始到達到平衡，X、Y的物質的量減少，應為反應物，Z的物質的量增加，應為生成物，從反應開始到第2分鐘反應到達平衡狀態(tài)，X、Y消耗的物質的量分別為0.3mol、0.1mol，Z的生成的物質的量為0.2mol，因此三者比例為3：1：2，物質的量變化之比等于化學計量數(shù)之比，則化學方程式為3X+Y2Z；

(2)從開始至2min，Z的平均反應速率為v(Z)===0.05mol/(Lmin)；

(3)A.升高溫度，加快反應速率，故A正確；B.減小物質X的物質的量，減小X的濃度，化學反應速率降低，故B錯誤；C.減小壓強，減緩化學反應速率，故C錯誤；D.增加物質Z的物質的量，增加Z的濃度，反應速率加快，故D正確； E.縮小容積，增大反應物的濃度，反應速率加快，故E正確；F.使用效率更高的催化劑，加快反應速率，故F正確；故答案為ADEF；

(4)若上述容器為絕熱容器(與外界無熱交換)，該反應的正反應為放熱反應，所以相當于升高溫度，反應速率加快，則縮短到達平衡所需時間，故答案為b。