Question

【題目】合成氨工業(yè)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。反應(yīng)原理為：3H2(g)+N2(g)2NH3(g) △H < 0。

（1）在T ℃時，將一定物質(zhì)的量的H2和N2置于一容積不變的密閉容器中。

①下列各項能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是__________(填序號)。

a.容器內(nèi)的壓強不再隨時間變化

b.3υ(N2)=υ(H2)

c．3υ正(H2)=2υ逆(NH3)

d.混合氣體的密度保持不變

②達上述平衡后，其他條件不變，升高溫度，υ逆___________________(填“增大”、“不變”、“減小”)，υ正和υ逆的關(guān)系為υ正___________υ逆(填：“>”、“＝”、“<”)，最后二者相等。

③該條件下達到平衡時，向容器內(nèi)充入惰性氣體，增大容器內(nèi)的壓強，NH3的體積分數(shù)將(填：“變大”、“不變”或“變小”)。________

（2）在T ℃時，將一定物質(zhì)的量的H2和N2置于一容積可變的密閉容器中。達到平衡后，改變某一條件使反應(yīng)速率發(fā)生了如圖所示的變化，改變的條件可能是______。

a.升高溫度，同時加壓b.降低溫度，同時減壓

c.保持溫度、壓強不變，增大反應(yīng)物濃度

d.保持溫度、壓強不變，減小生成物濃度

（3）在T ℃時，將0.6 mol H2和0．4 mol N2置于容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3H2(g)+N2(g)2NH3 (g) △H <0。若保持溫度不變，某興趣小組同學(xué)測得反應(yīng)過程中容器內(nèi)壓強（MPa）隨時間變化如圖所示：8 min內(nèi)NH3的平均生成速率為_______。

Answer 1

【答案】a 增大 < 不變 c 0.01 mol·L－1·min－1

【解析】

（1）① 合成氨反應(yīng)為體積減小的放熱反應(yīng),根據(jù)平衡時的特征即正逆反應(yīng)速率相等,組成不變等判斷,

a. 容器內(nèi)的壓強不再隨時間變化，說明氣體的總物質(zhì)的量不變，處于平衡狀態(tài)，故a正確；

b. 任意時刻3υ(N2)=υ(H2)，不能判斷處于平衡狀態(tài)，故b錯誤；

c. 任意時刻3υ正(H2)=2υ逆(NH3)，速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，故c錯誤；

d. 反應(yīng)物生成物都是氣體，任意時刻質(zhì)量都不變，密度也不變，故d錯誤；

故選：a。

②達上述平衡后，其他條件不變，升高溫度，υ逆增大，升高溫度向吸熱方向移動，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故向逆反應(yīng)方向移動，

故答案為：增大；<

③該條件下達到平衡時，向容器內(nèi)充入惰性氣體，雖然壓強增大，但參與反應(yīng)的物質(zhì)分壓沒有變化，故平衡不移動，NH3的體積分數(shù)將不變，

故答案為：不變

（2）a．升高溫度，同時加壓，v正、v逆同時增大，與圖像不符，錯誤；

b．降低溫度，同時減壓，v正、v逆同時減小，與圖像不符，錯誤；

c．保持溫度、壓強不變，向容器內(nèi)充入氮氣或氫氣來增大反應(yīng)物濃度，v正增大，容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量增大，為保持壓強不變，容器體積增大，氨氣濃度減小，v逆減小，達平衡后速率可能比原平衡大，正確；

d．保持溫度、壓強不變，從容器內(nèi)分離出氨氣來減小生成物濃度，v逆減小，容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量減小，為保持壓強不變，容器體積減小，反應(yīng)物濃度增大，v正增大，根據(jù)等效平衡知識知，達平衡后速率與原平衡相等，與圖像不符，錯誤，故選：c。

(3) 在溫度和體積一定的條件下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，所以平衡時氣體總物質(zhì)的量為0.84×（0.4+0.6）mol=0.84mol，根據(jù)3H2(g)+N2(g)2NH3 (g)△n=2可知，生成的氨氣為0.16mol，再根據(jù)v=△c÷t計算得速率為0.16mol÷2L÷8min=0.01 mol·L－1·min－1

故答案為：0.01 mol·L－1·min－1