Question

圖a是工業(yè)合成氨在2L容器中投放相同物質(zhì)的情況下，只改變某一條件時，對反應的影響示意圖，圖b是該反應的能量影響示意圖（沒有使用催化劑）．根據(jù)圖示，回答下列問題：

（1）下列說法正確的是

 

．
A．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
B．使用催化劑會使E₁的數(shù)值增大
C．為了提高轉(zhuǎn)化率，工業(yè)生產(chǎn)中反應的溫度越低越好
D．圖a是不同壓強下反應體系中氨的物質(zhì)的量與反應時間關(guān)系圖，且p_A＜p_B
E．為了提高轉(zhuǎn)化率，工業(yè)生產(chǎn)中反應的溫度越低越好
F．該反應的平衡常數(shù)K_A＜K_B
G．在曲線A條件下，反應從開始到平衡，消耗N₂的平均速率為

n1

4t1

mol/（L?min）
（2）下列能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是

 

（填字母）
A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2
B．v（N₂）_正=v（H₂）_逆
C．容器內(nèi)壓強保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
（3）一定溫度下，向一個容積為2L的密閉容器中通入2molN₂和7molH₂，達到平衡時測得容器內(nèi)的壓強為起始時的

7

9

倍，則此溫度下的平衡常數(shù)為

 

．
（4）用電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液來制取氫氣，裝置如圖所示：電解池中的隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽兩極均為惰性電極，則：
①A級為

 

，電極反應式為

 

．
②B級為

 

，電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）A．依據(jù)圖象分析，反應焓變△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol，所以N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；
B．使用催化劑改變反應速率降低反應的活化能；
C．溫度越低平衡正向進行，工業(yè)生產(chǎn)中反應速率慢，生成效率和經(jīng)濟效益低；
D．圖a是不同壓強下反應體系中氨的物質(zhì)的量與反應時間關(guān)系，依據(jù)先拐先平壓強大，結(jié)合氨氣物質(zhì)的量分析；
E．圖a是不同溫度下反應體系中氨的物質(zhì)的量與反應時間關(guān)系先拐先平溫度高，結(jié)合氨氣物質(zhì)的量分析；
F．該反應溫度不變，反應的平衡常數(shù)隨溫度變化分析；
G．在曲線A條件下，反應從開始到平衡，計算氨氣的反應速率，依據(jù)反應速率之比等于系數(shù)之比，得到消耗N₂的平均速率=

△c

△t

；
（2）反應達到平衡狀態(tài)的是正逆反應速率相同，個組分含量保持不變分析，由此衍生的一些物理量也不變，以此進行判斷；
（3）依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算平衡常數(shù)；起始量為amol N₂、bmol H₂、cmol NH₃（a、b、c均不為零），欲使平衡混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量與原平衡相同，滿足轉(zhuǎn)化為起始量“等量等效”分析；
（4）由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態(tài)未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成；B電極生成氫氣判斷為氫離子得到電子生成氫氣．

解答： 解：（1）A．依據(jù)圖象分析，反應焓變△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol，故A正確；
B．使用催化劑改變反應速率降低反應的活化能，E₁減小，故B錯誤；
C．為了提高轉(zhuǎn)化率，反應是放熱反應，溫度越低平衡正向進行，工業(yè)生產(chǎn)中反應速率慢，生成效率和經(jīng)濟效益低，故C錯誤；
D．圖2是不同壓強下反應體系中氨的物質(zhì)的量與反應時間關(guān)系，依據(jù)先拐先平壓強大，p_A＞p_B ，壓強越大氨氣物質(zhì)的量增大，故D錯誤
E．圖2是不同溫度下反應體系中氨的物質(zhì)的量與反應時間關(guān)系先拐先平溫度高，T_A＞T_B，故E正確；
F．反應的平衡常數(shù)隨溫度變化，該反應溫度不變，平衡常數(shù)不變，壓強改變不影響平衡常數(shù)，圖象中影響因素依據(jù)DE分析是溫度改變，T_A＞T_B，溫度越高平衡逆向進行，平衡常數(shù)K_A＜K_B，故F正確；
G．在曲線A條件下，反應從開始到平衡，V（NH₃）=

n1mol 2L

t1min

=

n1

2t1

mol/L?min，反應速率之比等于系數(shù)之比，消耗N₂的平均速率=

1

2

V（NH₃）=

n1

4t1

mol/L?min，故G正確；
故答案為：AEFG；
（2）該反應達到平衡狀態(tài)的標志是正逆反應速率相同，個組分含量保持不變；
A．衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量的多少取決于起始量與轉(zhuǎn)化的程度，不能作為判斷達到平衡的依據(jù)，容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2，故A錯誤；
B．反應速率之比等于系數(shù)之比，3v（N₂）_正=v（H₂）_正，3v（N₂）_正=v（H₂）_逆，v（H₂）_正=v（H₂）_逆，說明反應達到平衡，v（N₂）_正=v（H₂）_逆
，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），反應前后氣體體積變化，容器內(nèi)壓強保持不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應前后質(zhì)量不變，體積不變，混合氣體的密度在反應過程中和平衡狀態(tài)下相同，所以混合氣體的密度保持不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：C；
（3）一定溫度下，向一個容積為2L的密閉容器中通入2molN₂和7molH₂，則依據(jù)平衡三段式列式計算，設(shè)氮氣消耗物質(zhì)的量為x；
              N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），
起始量（mol/L） 2      7         0
變化量（mol/L） x     3x         2x
平衡量（mol/L） 2-x   7-3x       2x
達到平衡時測得容器內(nèi)的壓強為起始時的

7

9

倍，氣體物質(zhì)的量之比等于壓強之比；2-x+7-3x+2x=

7

9

（2+7）
x=1
平衡常數(shù)K=

( 2 2 )2

1 2 ×( 7-3 2 )3

=0.25，故答案為：0.25；
（4）①CO（NH₂）₂在A極放電生成N₂，反應方程式為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故答案為：陽極，CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
②B電極生成氫氣判斷為氫離子得到電子生成氫氣，是陰極，電極反應方程式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：陰極；2H⁺+2e^-=H₂↑．

點評：本題考查了熱化學方程式書寫方法，化學平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)、反應速率計算應用，等效平衡狀態(tài)的分析方法，鹽類水解的應用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．