Question

【題目】（1）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成氨的反應(yīng)。在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入1molN2和3mol H2，加入合適催化劑(體積可以忽略不計(jì))后在一定溫度壓強(qiáng)下開始反應(yīng)，并用壓力計(jì)監(jiān)測容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下：

反應(yīng)時(shí)間 /min	0	5	10	15	20	25	30
壓強(qiáng) /MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

則從反應(yīng)開始到25 min時(shí)，以N2表示的平均反應(yīng)速率＝____；

（2）工業(yè)合成氨的反應(yīng)方程式為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH。如圖1是合成氨反應(yīng)的能量與反應(yīng)過程相關(guān)圖（未使用催化劑）；圖2是合成氨反應(yīng)在2L容器中、相同投料情況下、其它條件都不變時(shí)，某一反應(yīng)條件的改變對反應(yīng)的影響圖。

下列說法正確的是（_____）

A.ΔH=-92.4kJ/mol

B.使用催化劑會(huì)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(yīng)的溫度越低越好

D.圖Ⅱ是不同壓強(qiáng)下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系圖，且PA<PB

E.圖Ⅱ是不同溫度下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系圖，且TA>TB

F.該反應(yīng)的平衡常數(shù)KA<KB

G.在曲線A條件下，反應(yīng)從開始到平衡，消耗N2的平均速率為n1/(4t1) mol/(L.min)

（3）一定溫度下，向一個(gè)容積為2L的密閉容器中通入2molN2和7molH2，達(dá)到平衡時(shí)測得容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起始時(shí)的7/9倍，則此溫度下的平衡常數(shù)為___。在同一溫度，同一容器中，將起始物質(zhì)改為amolN2，bmolH2和cmolNH3（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，則a、b、c滿足的關(guān)系為____（用含a、b、c的表達(dá)式表示），且欲使反應(yīng)在起始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，c的取值范圍是____。

Answer 1

【答案】0.01mol·L－1·min－1 AEFG 0.25L2/mol2 a+c/2=2，b+3c/2=7 2<c<4

【解析】

（1）同一溫度下，容器中氣體壓強(qiáng)與總的物質(zhì)的量成正比，設(shè)平衡狀態(tài)時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為x，

16.80：12.60=（1+3）mol：x，x==3，所以平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為3mol，設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為y，則

N2（g）+3H2（g）2NH3（g） 物質(zhì)的量減少

1mol 2mol

y （4-3）mol

1mol：2mol=y：（4-3）mol

解得y=0.5mol；

則從反應(yīng)開始到25min時(shí)，以N2表示的平均反應(yīng)速率==0.01mol/（L·min）；

（2）A．依據(jù)圖象分析，反應(yīng)焓變△H=312.4kJ/mol-404.8kJ/mol=-92.4kJ/mol，選項(xiàng)A正確；

B．使用催化劑改變反應(yīng)速率降低反應(yīng)的活化能，E1減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C．為了提高轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越低平衡正向進(jìn)行，工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)速率慢，生成效率和經(jīng)濟(jì)效益低，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．圖2是不同壓強(qiáng)下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系，依據(jù)先拐先平壓強(qiáng)大，pA＞pB ，壓強(qiáng)越大氨氣物質(zhì)的量增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；

E．圖2是不同溫度下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系先拐先平溫度高，TA＞TB，選項(xiàng)E正確；

F．反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度變化，該反應(yīng)溫度不變，平衡常數(shù)不變，壓強(qiáng)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，TA＞TB，溫度越高平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)KA＜KB，選項(xiàng)F正確；

G．在曲線A條件下，反應(yīng)從開始到平衡，V（NH3）==mol/Lmin，反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比，消耗N2的平均速率=V（NH3）=mol/Lmin，選項(xiàng)G正確；

答案選AEFG；

（3）一定溫度下，向一個(gè)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(jì)算，設(shè)氮?dú)庀�耗物質(zhì)的量為x；

N2（g）+3H2（g）2NH3（g），

起始量（mol） 2 7 0

變化量（mol） x 3x 2x

平衡量（mol） 2-x 7-3x 2x

達(dá)到平衡時(shí)測得容器內(nèi)的壓強(qiáng)為起始時(shí)的倍，氣體物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比；2-x+7-3x+2x=（2+7）

x=1

平衡常數(shù)K==0.25 L2/mol2；

對于恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來說(即O n≠0的體系) ：等效轉(zhuǎn)化后，對應(yīng)各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量與原平衡起始態(tài)相同即可，據(jù)此可知欲使平衡混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量與原平衡相同，則a，b，c滿足的關(guān)系為a+0.5c=2、b+1.5c=7；

由于平衡時(shí)氨氣的物質(zhì)的量是2mol,所以要欲使反應(yīng)在起始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，c的取值范圍是c>2。當(dāng)起始時(shí)反應(yīng)物的物質(zhì)的量為0時(shí)，氨氣的物質(zhì)的量最大，所以根據(jù)a+0.5c=2、b+1.5c=7可知，c=4或4.7，因此c的取值范圍是2<c<4。