Question

16．合成氨的熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol．現(xiàn)將1molN₂（g）、3molH₂（g）充入一容積為2L的密閉容器中，在500℃下進(jìn)行反應(yīng)，10min時(shí)達(dá)到平衡，NH₃的體積分?jǐn)?shù)為φ，下列說法中正確的是（　�。�

• A． 若達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得體系放出9.24kJ熱量，則H₂反應(yīng)速率變化曲線如圖甲所示
• B． 反應(yīng)過程中，混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為M，混合氣體密度為d，混合氣體壓強(qiáng)為p，三者關(guān)系如圖乙
• C． 如圖丙所示，容器I和II達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)為φ，則容器I放出熱量與容器II吸收熱量之和為92.4kJ
• D． 若起始加入物料為1 mol N₂，3 mol H₂，在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)變化如圖丁所示

Answer 1

分析 A、達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量為9.24kJ，由熱化學(xué)方程式可知參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為0.3mol，10min內(nèi)氫氣的平均速率為0.015mol/（L•min），反應(yīng)速率應(yīng)為由高到低；
B、混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度為定值；隨反應(yīng)進(jìn)行、混合氣體的物質(zhì)的量減小，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大、混合氣體的壓強(qiáng)降低；
C、恒溫恒容下，容器Ⅱ中按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為N₂、H₂，可得N₂1mol、H₂3mol，容器Ⅰ、容器Ⅱ內(nèi)為等效平衡．平衡時(shí)容器內(nèi)對(duì)應(yīng)各物質(zhì)物質(zhì)的量相等，令平衡時(shí)容器內(nèi)N₂為nmol，結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算；
D、增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．據(jù)此判斷平衡時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)．

解答 解：A、反應(yīng)開始速率相對(duì)較快，達(dá)平衡前反應(yīng)速率相對(duì)較慢，所以反應(yīng)速率應(yīng)為由高到低，達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量為9.24kJ，由熱化學(xué)方程式可知參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為0.3mol，10min內(nèi)氫氣的平均速率為0.015mol/（L•min），最低反應(yīng)速率應(yīng)小于0.015mol/（L•min），故A錯(cuò)誤；
B、混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度為定值；隨反應(yīng)進(jìn)行、混合氣體的物質(zhì)的量減小，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大、混合氣體的壓強(qiáng)降低，故B錯(cuò)誤；
C、恒溫恒容下，容器Ⅱ中按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為N₂、H₂，可得N₂1mol、H₂3mol，容器Ⅰ、容器Ⅱ內(nèi)為等效平衡．兩種途徑中達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)均為ω，平衡時(shí)容器內(nèi)對(duì)應(yīng)各物質(zhì)物質(zhì)的量相等，令平衡時(shí)容器內(nèi)N₂為nmol，則容器Ⅰ中放出的熱量為（1-n）mol×92.4kJ/mol=92.4（1-n）kJ，容器Ⅱ內(nèi)吸收的熱量為nmol×92.4kJ/mol=92.4nkJ，容Ⅰ中放出的熱量與Ⅱ中吸收的熱量之和為92.4（1-n）kJ+92.4nkJ=92.4kJ，故C正確；
D、起始加入的物料均為1molN₂、3molH₂，在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)，比較500℃、2L與500℃、1L，體積小壓強(qiáng)大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡時(shí)間短，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較大；比較500℃、2L與400℃、2L，溫度增大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡時(shí)間短，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較小，故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡移動(dòng)圖象、等效平衡、外界對(duì)平衡及反應(yīng)速率的影響等，難度中等，注意D選項(xiàng)中定一議二與先拐先平原則的利用．