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，在適當的催化劑作用下，發生反應 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根據平衡狀態是動態平衡，其特征是平衡體系中各物質的量不再隨時間變化而變化，據此逐一分析判斷；

②向2L密閉容器中加入2molN2、6 molH2，在適當的催化劑作用下，發生反應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，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之比，據此寫出反應方程式；

(2)根據反應速率為v(Z)=計算；

(3)根據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)由題中數據可知：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生變化可作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，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的依據，故b正確；c.平衡時N2和H2的濃度濃度不再發生變化，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，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，故d錯誤；e.NH3的濃度不再改變，說明反應達到平衡狀態，故e正確；故答案為abe；

②向2L密閉容器中加入2molN2、6 molH2，在適當的催化劑作用下，發生反應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，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。