Question

7．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用，工業(yè)上合成氨反應通常用鐵觸媒作催化劑，反應方程式為：N₂+3H₂?2NH₃△H＜0．
（1）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1，拆開1mol H-H鍵，1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、946kJ，則拆開1molN-H鍵需要的能量是391kJ．
（2）合成氨反應達到平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，其他條件不變，對平衡體系產生的影響是CE（填字母序號）．
A．c（H₂）減小             B．正反應速率加快，逆反應速率減慢
C．NH₃的物質的量增加     D．平衡常數(shù)K增大       E．平衡向正方向移動
（3）如圖1所示，在甲、乙兩容器中分別充入1molN₂和3molH₂，使甲、乙兩容器初始容積相等．在相同溫度下發(fā)生反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），并維持反應過程中溫度不變．已知甲容器中H₂的轉化率隨時間變化的圖象如圖2所示，請在圖2中畫出乙容器中H₂的轉化率隨時間變化的圖象．
（4）若反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）在一容積固定不變的容器內進行，并維持反應過程中溫度不變．若平衡從正向建立，且起始時N₂與H₂的物質的量分別為amol、bmol，當a：b=1：3時，達到平衡后NH₃的體積分數(shù)最大．

Answer 1

分析 （1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能；
（2）其他條件不變，平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強增大，正、逆反應速率都增大，但正反應速率增大更多，平衡向正反應方向移動，生成物的濃度增大，由于溫度不變，則平衡常數(shù)不變，結合平衡常數(shù)可知，平衡時反應物各組分的濃度都增大；
（3）甲為恒溫恒容，乙為恒溫恒壓，隨反應進行混合氣體物質的量減小，平衡時甲中壓強減小，乙中平衡等效再甲平衡基礎上增大壓強，反應速率加快，達平衡時縮短，平衡正向移動，氫氣的轉化率增加；
（4）若平衡從正向建立，要想達平衡時生成物的體積分數(shù)最大，則投料量之比應等于反應物的化學計量數(shù)之比．

解答 解：（1）設拆開1molN-H鍵需要的能量是x kJ，則：
3×436kJ+946kJ-6×x kJ=-92，
解得x=391，
故答案為：391kJ；
（2）A．平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強增大，平衡向正反應方向移動，生成物的濃度增大，由于平衡常數(shù)不變，結合平衡常數(shù)可知，平衡時反應物各組分的濃度都增大，故A錯誤；
B．壓強增大，正、逆反應速率都增大，但正反應速率增大更多，故B錯誤；
C．壓強增大，平衡向正反應方向移動，NH₃的物質的量增加，故C正確；
D．平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D錯誤；
E．正反應為氣體體積減小的反應，壓強增大，平衡向正反應方向移動，故E正確；
故答案為：CE；
（3）甲為恒溫恒容，乙為恒溫恒壓，隨反應進行混合氣體物質的量減小，平衡時甲中壓強減小，乙中平衡等效再甲平衡基礎上增大壓強，反應速率加快，達平衡時縮短，平衡正向移動，氫氣的轉化率增加，故乙容器中H₂的轉化率隨時間變化的圖象為：，
故答案為：；
（4）若平衡從正向建立，要想達平衡時生成物的體積分數(shù)最大，則投料量之比應等于反應物的化學計量數(shù)之比，所以a：b=1：3，
故答案為：1：3．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、鍵能與反應熱關系等，側重于化學平衡移動的綜合考查，題目難度中等．