Question

【題目】合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義。其原理為：

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol

據(jù)此回答以下問題：

（1）①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K＝________。

②根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響規(guī)律可知，對于該反應(yīng)，溫度越高，其平衡常數(shù)的值越________。

（2）某溫度下，若把1 mol N2與3 mol H2置于體積為1L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，測得混合氣體中氨的體積分數(shù)為1/3，則該溫度下反應(yīng)的K的計算式＝________(用分數(shù)表示)。能說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填字母)。

a．容器內(nèi)的密度保持不變

b．容器內(nèi)壓強保持不變

c．v正(N2)＝2v逆(NH3)

d．混合氣體中c(NH3)不變

（3）對于合成氨反應(yīng)而言，下列有關(guān)圖像一定正確的是(選填序號)________。

（4）相同溫度下，有恒容密閉容器A和恒壓密閉容器B，兩容器中均充入1 mol N2和3 mol H2，此時兩容器的體積相等。在一定條件下反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A中NH3的體積分數(shù)為a，放出熱量Q1 kJ；B中NH3的體積分數(shù)為b，放出熱量Q2 kJ。則：a________b(填“>”、“＝”或“＜”，下同)，Q1________Q2，Q1________92.4。

Answer 1

【答案】（1）①

②小

（2）；bd

（3）ac

（4）＜ ；＜；＜

【解析】

試題分析：（1）①K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K= ，

故答案為：；

②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡常數(shù)K減小，溫度越高，K越小，故答案為：�。�

（2）設(shè)氮氣消耗物質(zhì)的量為x

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

開始 1 3 0

轉(zhuǎn)化 x 3x 2x

平衡1-x 3-3x 2x

平衡混合氣體中氨的體積分數(shù)為20%，×100%=1/3，解得：x=0.5，平衡常數(shù)K=；

由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，則：

a．容器的體積、氣體的質(zhì)量始終不變，則容器內(nèi)的密度保持不變，不能判斷平衡，故a錯誤；

b．該反應(yīng)為反應(yīng)前后體積不等的反應(yīng)，則容器內(nèi)壓強保持不變，達到平衡，故b正確；

c．υ正（N2）=2υ逆（NH3），正逆反應(yīng)速率不等，反應(yīng)沒有達到平衡，故c錯誤；

d．混合氣體中 c（NH3）不變，為平衡的特征，達到平衡，故d正確；

故答案為：；bd；

（3）a．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T2大，溫度高，平衡逆向移動，與圖象一致，故a正確；

b．平衡時濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉(zhuǎn)化率，圖象表示錯誤，故b錯誤；

c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對平衡無影響，平衡時物質(zhì)的濃度不變，與圖象一致，故c正確；

故答案為：ac；

（4）恒容密閉容器A，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A中NH3的體積分數(shù)為a，放出熱量Q1kJ，而恒壓密閉容器B，均充入1mol N2和3molH2，反應(yīng)發(fā)生后總物質(zhì)的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當于B加壓，則平衡正向移動，氨氣的體積分數(shù)變大，所以a＜b，B中放出的熱量對，則Q1＜Q2，熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱為完全反應(yīng)放出的熱量，而A中不能完全轉(zhuǎn)化，放出的熱量少，則Q1＜92.4，

故答案為：＜；＜；＜。