Question

【題目】Ⅰ．氮的固定一直是科學(xué)家研究的重要課題，合成氨則是人工固氮比較成熟的技術(shù)，其原理為N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)。

(1)已知每破壞1mol有關(guān)化學(xué)鍵需要的能量如下表：

H-H	N-H	N-N	N≡N
435.9KJ	390.8KJ	192.8KJ	945.8KJ

(1)則反應(yīng)物的總能量_________(填“>”或 “<”)生成物的總能量。

(2)在一定溫度下、向2L密閉容器中加入2 molN2、6 mol H2，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應(yīng) N2 (g)+3H2 (g)2NH3(g)，10min后達(dá)到平衡，此時(shí)剩余4.5mol H2。

①下列敘述能說(shuō)明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________________________。

a．容器內(nèi)總壓強(qiáng)不變 b．v(H2)正＝v(H2)逆　 c．N2和H2的濃度相等

d． 2 mol NH3生成的同時(shí)有3 moH—H鍵斷裂 e．NH3的濃度不再改變

②0～10 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(H2) 是______mol/(Lmin)；10秒末NH3的濃度是______mol/L；N2 的的物質(zhì)的量________mol

Ⅱ．某溫度時(shí)，在一個(gè)2L的密閉容器中X、Y、Z三種氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示，據(jù)此回答：

(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。

(2)從開始至2min，Z的平均反應(yīng)速率為____________mol/(L·min)；

(3)改變下列條件，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率的有_________。

A．升高溫度 B．減小物質(zhì)X的物質(zhì)的量 C．減小壓強(qiáng) D．增加物質(zhì)Z的物質(zhì)的量 E．縮小容積

F．使用效率更高的催化劑

(4)該反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)若上述容器為絕熱容器(與外界無(wú)熱交換)，則到達(dá)平衡所需時(shí)間將______。

a．延長(zhǎng) b．縮短 c．不變 d．無(wú)法確定

Answer 1

【答案】＞ abe 0.075 0.5 1.5 3X+Y2Z 0.05 ADEF b

【解析】

Ⅰ．(1)反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和，當(dāng)反應(yīng)物的總能量＞生成物的總能量時(shí)此反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

(2)①根據(jù)平衡狀態(tài)是動(dòng)態(tài)平衡，其特征是平衡體系中各物質(zhì)的量不再隨時(shí)間變化而變化，據(jù)此逐一分析判斷；

②向2L密閉容器中加入2molN2、6 molH2，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，10min后達(dá)到平衡，此時(shí)剩余4.5molH2，則

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

起始量(mol) 2 6 0

轉(zhuǎn)化量(mol) 0.5 1.5 1.0

平衡量(mol) 1.5 4.5 1.0

根據(jù)反應(yīng)速率的公式進(jìn)行計(jì)算即可；

Ⅱ．(1)從曲線的變化趨勢(shì)可以看出，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡，X、Y的物質(zhì)的量減少，應(yīng)為反應(yīng)物，Z的物質(zhì)的量增加，應(yīng)為生成物，從反應(yīng)開始到第2分鐘反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，X、Y消耗的物質(zhì)的量分別為0.3mol、0.1mol，Z的生成的物質(zhì)的量為0.2mol，因此三者比例為3：1：2，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式；

(2)根據(jù)反應(yīng)速率為v(Z)=計(jì)算；

(3)根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析判斷；

(4)若上述容器為絕熱容器(與外界無(wú)熱交換)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以相當(dāng)于升高溫度，結(jié)合溫度對(duì)速率的影響分析。

Ⅰ．(1)由題中數(shù)據(jù)可知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和=945.8kJ/mol+3×435.9kJ/mol-6×390.8kJ/mol=-91.3kJ/mol，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即反應(yīng)物的總能量＞生成物的總能量；

(2)①a.該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的體積不等，故混合氣體的總壓強(qiáng)不再發(fā)生變化可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故a正確；b.v(H2)正＝v(H2)逆，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故b正確；c.平衡時(shí)N2和H2的濃度濃度不再發(fā)生變化，但物質(zhì)之間的濃度不一定相等或滿足某種關(guān)系，不能判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；d.單位時(shí)間內(nèi)2molNH3生成為正反應(yīng)速率，同時(shí)有3moH—H鍵斷裂也為正反應(yīng)速率，均為正反應(yīng)速率，不能判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；e.NH3的濃度不再改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故e正確；故答案為abe；

②向2L密閉容器中加入2molN2、6 molH2，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，10min后達(dá)到平衡，此時(shí)剩余4.5molH2，則

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

起始量(mol) 2 6 0

轉(zhuǎn)化量(mol) 0.5 1.5 1.0

平衡量(mol) 1.5 4.5 1.0

0～10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(H2)==0.075mol/(Lmin)；平衡時(shí)NH3的濃度是=0.5mol/L；N2的的物質(zhì)的量1.5mol；

Ⅱ．(1)從曲線的變化趨勢(shì)可以看出，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡，X、Y的物質(zhì)的量減少，應(yīng)為反應(yīng)物，Z的物質(zhì)的量增加，應(yīng)為生成物，從反應(yīng)開始到第2分鐘反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，X、Y消耗的物質(zhì)的量分別為0.3mol、0.1mol，Z的生成的物質(zhì)的量為0.2mol，因此三者比例為3：1：2，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則化學(xué)方程式為3X+Y2Z；

(2)從開始至2min，Z的平均反應(yīng)速率為v(Z)===0.05mol/(Lmin)；

(3)A.升高溫度，加快反應(yīng)速率，故A正確；B.減小物質(zhì)X的物質(zhì)的量，減小X的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率降低，故B錯(cuò)誤；C.減小壓強(qiáng)，減緩化學(xué)反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；D.增加物質(zhì)Z的物質(zhì)的量，增加Z的濃度，反應(yīng)速率加快，故D正確； E.縮小容積，增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率加快，故E正確；F.使用效率更高的催化劑，加快反應(yīng)速率，故F正確；故答案為ADEF；

(4)若上述容器為絕熱容器(與外界無(wú)熱交換)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以相當(dāng)于升高溫度，反應(yīng)速率加快，則縮短到達(dá)平衡所需時(shí)間，故答案為b。