Question

（2010?唐山三模）合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）

高溫、高壓

催化劑

2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol現(xiàn)將1molN₂和3molH₂加入到2L的固定密閉容器中，在500℃下進(jìn)行反應(yīng)，10min達(dá)到平衡，NH₃的體積分?jǐn)?shù)為ω．下列說(shuō)法正確的是（　�。�

A．如甲圖所示：Ⅰ、Ⅱ兩種途徑中達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)均為ω，且Ⅰ中放出的熱量與Ⅱ中吸收的熱量之和為92.4kJ

B．反應(yīng)進(jìn)程中，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量（M）、混合氣體的密度（d）、混合氣體的壓強(qiáng)（P）三者的變化趨勢(shì)如圖乙所示

C．若達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量為9.24kJ，則氫氣的反應(yīng)速度變化曲線(xiàn)如圖丙所示

D．若起始加入的物料均為1molN₂、3molH₂，在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)變化曲線(xiàn)如丁圖所示

Answer 1

分析：A、恒溫恒容下，容器Ⅱ中按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為N₂、H₂，可得N₂1mol、H₂3mol，容器Ⅰ、容器Ⅱ內(nèi)為等效平衡．平衡時(shí)容器內(nèi)對(duì)應(yīng)各物質(zhì)物質(zhì)的量相等，令平衡時(shí)容器內(nèi)N₂為nmol，結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算．
B、混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度為定值；隨反應(yīng)進(jìn)行、混合氣體的物質(zhì)的量減小，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大、混合氣體的壓強(qiáng)降低．
C、達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量為9.24kJ，由熱化學(xué)方程式可知參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為0.3mol，10min內(nèi)氫氣的平均速率為0.015mol/（L?min），反應(yīng)速率應(yīng)為由高到低．
D、增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．據(jù)此判斷平衡時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)．

解答：解：A、恒溫恒容下，容器Ⅱ中按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為N₂、H₂，可得N₂1mol、H₂3mol，容器Ⅰ、容器Ⅱ內(nèi)為等效平衡．兩種途徑中達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)均為ω，平衡時(shí)容器內(nèi)對(duì)應(yīng)各物質(zhì)物質(zhì)的量相等，令平衡時(shí)容器內(nèi)N₂為nmol，則容器Ⅰ中放出的熱量為（1-n）mol×92.4kJ/mol=92.4（1-n）kJ，容器Ⅱ內(nèi)吸收的熱量為nmol×92.4kJ/mol=92.4nkJ，容Ⅰ中放出的熱量與Ⅱ中吸收的熱量之和為92.4（1-n）kJ+92.4nkJ=92.4kJ，故A正確；
B、混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度為定值；隨反應(yīng)進(jìn)行、混合氣體的物質(zhì)的量減小，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大、混合氣體的壓強(qiáng)降低，故B錯(cuò)誤；
C、反應(yīng)開(kāi)始速率相對(duì)較快，達(dá)平衡前反應(yīng)速率相對(duì)較慢，所以反應(yīng)速率應(yīng)為由高到低，達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量為9.24kJ，由熱化學(xué)方程式可知參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為0.3mol，10min內(nèi)氫氣的平均速率為0.015mol/（L?min），最低反應(yīng)速率應(yīng)小于0.015mol/（L?min），故C錯(cuò)誤；
D、起始加入的物料均為1molN₂、3molH₂，在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)，比較500℃、2L與500℃、1L，體積小壓強(qiáng)大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡時(shí)間短，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較大；比較500℃、2L與400℃、2L，溫度增大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡時(shí)間短，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較小，故D錯(cuò)誤．
故選：A．

點(diǎn)評(píng)：考查平衡移動(dòng)圖象、等效平衡、外界對(duì)平衡及反應(yīng)速率的影響等，難度中等，注意D選項(xiàng)中定一議二與先拐先平原則的利用．