Question

【題目】某溫度時，在2L的密閉容器中，X、Y、Z（均為氣體）三種物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。

（1）由圖中所給數據進行分析，該反應的化學方程式為__________。

（2）若上述反應中X、Y、Z分別為H2、N2、NH3,某溫度下，在容積恒定為2.0L的密閉容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段時間后反應達平衡狀態，實驗數據如下表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n(NH3)	0	0.24	0.36	0.40	0.40

0~50s內的平均反應速率 v(N2) = __________ mol·L－1·min－1，250s時，H2的轉化率為____________％。

（3）已知：鍵能指在標準狀況下，將1mol氣態分子AB（g）解離為氣態原子A（g），B（g）所需的能量，用符號E表示，單位為kJ/mol。的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，則生成1molNH3過程中___（填“吸收”或“放出”）的能量為____ kJ， 反應達到(2)中的平衡狀態時,對應的能量變化的數值為____kJ。

（4）反應達平衡時容器內混合氣體的平均相對分子質量比起始時____（填增大、減小或不變），混合氣體密度比起始時______（填增大、減小或不變）。

（5）為加快反應速率，可以采取的措施是_______（填符號）

a．降低溫度 b．增大壓強 c．恒容時充入He氣

d．恒壓時充入He氣 e．及時分離NH3 f．加入催化劑

Answer 1

【答案】3X+Y2Z 7.2×10-2mol/(L·min ) 30% 放出 46 kJ 18.4 增大 不變 bf

【解析】

某溫度時，在2L的密閉容器中，X、Y消耗生成Z，相同時間內反應混合物中各組分的變化量之比與其化學計量數之比相同。該反應到達平衡時，X消耗0.3mol，Y消耗0.1mol，Z生成了0.2mol，故該反應的化學方程為3X+Y2Z。

（1）在2L的密閉容器中，X、Y消耗生成Z，相同時間內反應混合物中各組分的變化量之比與其化學計量數之比相同。該反應到達平衡時，X消耗0.3mol，Y消耗0.1mol，Z生成了0.2mol，故該反應的化學方程為3X+Y2Z。

（2）若上述反應為3 H2+ N22 NH3，根據平衡速率公式可知，0~50s內的平均反應速率 v(NH3) =1.44×10-1mol/(L·min) ，v(N2) =0.5 v(NH3)= 7.2×10-2mol/(L·min )；250s時，生成氨氣0.4mol，消耗氫氣0.6mol，H2的轉化率為。

（3）反應為3 H2+ N22 NH3，ΔH=反應物鍵能總和 - 生成物鍵能總和=436kJ/mol×3+946kJ/mol -391kJ/mol×3×2=-92kJ/mol，所以，產生1mol氨氣放出的能量為46kJ， 反應達到(2)中的平衡狀態時生成0.4mol氨氣，對應的能量變化的數值為0.2×92kJ =18.4kJ。

（4）反應達平衡時容器內混合氣體的質量不變，總物質的量減小，故反應混合物的平均相對分子質量比起始時增大，但是氣體的總體積不變，故混合氣體的密度一直不變。

（5）a．降低溫度，根據有效碰撞理論，反應速率減小；

b．增大壓強，單位體積內活化分子數增大，反應速率增大；

c．恒容時充入He氣，不改變反應中物質的濃度，反應速率不變；

d．恒壓時充入He氣，容器體積增大，相當于減小壓強，反應速率減小；

e．及時分離NH3，生成物物質的量下降，反應速率減小；

f．加入催化劑，降低反應的活化能，反應速率增大；

綜上所述，為加快反應速率，可以采取的措施是bf。