Question

【題目】（一）氨是一種重要的化工產(chǎn)品，是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)以及制造硝酸、銨鹽和純堿的原料，也是一種常用的制冷劑。

（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1mol N2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(cè)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，下圖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(duì)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)的濃度越低越好

D.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；

E.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mol·L-1·min-1

（3）一定溫度下，向一個(gè)容積為2 L的密閉容器中通入2 mol N2和7 mol H2，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得容器的壓強(qiáng)為起始時(shí)的倍，在同一溫度，同一容器中，將起始物質(zhì)改為amol N2 ，b molH2，c mol 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，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_______

（二）在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。回答下列問題：

（1）反應(yīng)的△H______0（填“大于”“小于”）；100℃時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖所示。在0~60s時(shí)段，反應(yīng)速率v(N2O4)為________molL-1s-1

（2）100℃時(shí)達(dá)到平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c(N2O4)以0.0020molL-1s-1的平均速率降低，經(jīng)10s又達(dá)到平衡。T_______100℃（填“大于”“小于”），判斷理由是________。

（3）溫度T時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積減少一半，平衡向_______（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向移動(dòng)，判斷理由是__________________。

（4）已知：

甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H1＝－23.9kJ·mol－1

甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g) △H2＝－29.1kJ·mol－1

乙醇異構(gòu)化反應(yīng)CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g)) △H3＝＋50.7kJ·mol－1

則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的△H＝____________ kJ·mol－1。

Answer 1

【答案】0.01 mol·L-1·min-1ADEa+c/2= 2,d+3c/2= 72<c<4大于0.001大于c(N2O4)降低平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故溫度升高逆反應(yīng)增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)即逆反應(yīng)方向－45.5

【解析】

（一）（1）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始： 1 3 0

變化： x 3x 2x

平衡： 1-x 3-3x 2x

相同條件下，物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，即有，解得x=0.5，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(N2)=mol/(L·min)=0.01mol/(L·min)；（2）A、反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，即反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H=(312.4－404.8)kJ·mol－1=－92.4kJ·mol－1，故A正確；B、催化劑降低活化能，E1降低，故B錯(cuò)誤；C、濃度降低，化學(xué)反應(yīng)速率降低，工業(yè)生產(chǎn)時(shí)不是反應(yīng)的濃度越低越好，故C錯(cuò)誤；D、圖II曲線A先達(dá)到平衡，即TA>TB，故D正確；E、曲線A中生成NH3的物質(zhì)的量為n1mol，則消耗N2的物質(zhì)的量為n1/2mol，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義，v(N2)=n1/4t1mol/(L·min)，故E正確；（3）恒溫恒容時(shí)，構(gòu)成等效平衡，轉(zhuǎn)化到同一半邊，投入量與原平衡投入量相等，即a＋c/2=2，b＋3c/2=7，要想開始時(shí)從逆反應(yīng)方向開始，c的最大值應(yīng)為4mol，但a、b、c均不為0，則c<4，

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始： 2 7 0

變化： x 3x 2x

平衡： 2-x 7-3x 2x 相同條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，，解得x=1，從逆反應(yīng)方向開始，則c>2，即范圍是2<c<4；（二）（1）根據(jù)題意，溫度升高，混合氣體顏色變深，說明升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，即△H大于0；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(N2O4)=(0.1－0.04)/60mol(L·s)=0.0010.001mol(L·s)；（2）c(N2O4)降低平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故溫度升高，即T大于100℃；（3）減少容積，壓強(qiáng)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，原因是增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)即逆反應(yīng)方向；（4）①2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H1＝－23.9kJ·mol－1，②2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g) △H2＝－29.1kJ·mol－1，③CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g)) △H3＝＋50.7kJ·mol－1，根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)方程式，推出①－②－③得出△H=（－23.9＋29.1－50.7）kJ·mol－1=－45.5kJ·mol－1。