Question

【題目】氨氣是化工生產(chǎn)的主要原料之一，氨氣的用途非常廣泛。在一固定容積為2 L的密閉容器內(nèi)加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，發(fā)生如下反應： N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-Q kJ/mol(Q>0)。

(1)該反應所用的催化劑是_______（填寫名稱）；該反應450℃時的平衡常數(shù)______500℃時的平衡常數(shù)（填“>”、“<”或“=”）。

(2)下列描述中能說明上述反應已達平衡的是_______

A. 3v正(H2)=2v逆(NH3) B.容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化

C.容器中氣體的密度不隨時間而變化 D.容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化

(3)上述反應若第5分鐘時達到平衡，測得NH3的物質(zhì)的量為0.2 mol計算從反應開始到平衡時，平均反應速率v(N2)為______________。

(4)在另一容積可變的容器內(nèi)加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在相同條件下發(fā)生上述反應，則產(chǎn)生的NH3的物質(zhì)的量比原平衡產(chǎn)生的NH3______（填“多”或“少”或”“一樣”）。

(5)工廠生產(chǎn)的氨水稀釋后可作肥料。稀釋氨水時，隨著水的增加溶液中減少的是_______

a. b. c. d.

(6)液氨和水類似，也能電離：2NH3NH4++ NH2-，某溫度時，其離子積K=2×l0-30。該溫度下：①將少量NH4Cl固體加入液氨中，K____2×10-30（填“<”、“>”或“=”）；

②將少量金屬鈉投入液氨中，完全反應后所得溶液中各微粒的濃度大小關(guān)系為：____。

Answer 1

【答案】鐵觸媒 > BD 0.01 mol/(Lmin) 多 bd = c(NH3)>c(NH2-)>c(Na+)>c(NH4+)

【解析】

(1)工業(yè)合成氨的催化劑是以鐵為載體的催化劑為鐵觸媒，正反應是放熱反應，溫度升高，化學平衡向逆反應方向進行，平衡常數(shù)減小，反應450℃的平衡常數(shù)大于500℃時的平衡常數(shù)；

(2)A. 化學反應速率之比等于系數(shù)之比，當2v正(H2)=3v逆(NH3)才證明平衡，A錯誤；

B. 該反應是反應前后氣體體積改變的反應，若氣體的物質(zhì)的量不變，反應達到平衡；

C. 結(jié)合氣體的質(zhì)量和體積分析；

D. 根據(jù)氣體的物質(zhì)的量的變化分析；

(3)如上述反應若第5分鐘時達到平衡，測得NH3的物質(zhì)的量為0.2 mol，根據(jù)速率定義式計算然后根據(jù)反應速率之比等于化學方程式系數(shù)之比，平均反應速率v(N2)；

(4) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是氣體體積減小的反應，隨著反應的進行，氣體的物質(zhì)的量減小，體系的壓強減小，在另一容積可變的容器內(nèi)加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在相同條件下發(fā)生上述反應，隨著反應的進行，體系的壓強不變，與原平衡相比，相當于增大壓強，然后利用壓強對化學平衡移動的影響分析；

(5)根據(jù)氨水中的反應平衡、電離平衡移動分析解答；

(6)①K只與溫度有關(guān)，溫度不變K值不變；

②根據(jù)濃度對電離平衡移動的影響分析判斷。

(1)工業(yè)合成氨的催化劑是以鐵為載體的催化劑為鐵觸媒，正反應是放熱反應，溫度升高，化學平衡向逆反應方向進行，平衡常數(shù)減小，反應450℃的平衡常數(shù)大于500℃時的平衡常數(shù)；

(2)A. 化學反應速率之比等于系數(shù)之比，當2v正(H2)=3v逆(NH3)才證明平衡，A錯誤；

B. 該反應是反應前后氣體體積改變的反應，氣體的質(zhì)量不變，若氣體的物質(zhì)的量不變，單位物質(zhì)的量的氣體的質(zhì)量不變，氣體的平均相對分子質(zhì)量也不變，反應達到平衡，B正確；

C. 容器中氣體的密度=，氣體的質(zhì)量和體積總是不變，所以氣體的密度始終保持不變，則不能根據(jù)密度不變判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，C錯誤；

D. 容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化證明各組分濃度保持不變了，反應達到平衡狀態(tài)，D正確；

故合理選項是BD；

(3)如上述反應若第5分鐘時達到平衡，測得NH3的物質(zhì)的量為0.2 mol，從反應開始到平衡時，氨氣的反應速v(HN3)==0.02 mol/(Lmin)，由于反應速率之比等于化學方程式系數(shù)之比，平均反應速率v(N2)=0.5×v(NH3)=0.01 mol/(Lmin)；

(4) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是氣體體積減小的反應，隨著反應的進行，氣體的物質(zhì)的量減小，體系的壓強減小，在另一容積可變的容器內(nèi)加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在相同條件下發(fā)生上述反應，隨著反應的進行，體系的壓強不變，與原平衡相比，相當于增大壓強，增大壓強，化學平衡向氣體體積減小的正反應方向移動，則反應達到平衡時產(chǎn)生的NH3的物質(zhì)的量比原平衡時多；

(5)在氨水中存在化學平衡：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-

a.加水稀釋氨水時，c(NH4+)、c(NH3·H2O)都降低，電離平衡正向移動，使c(NH3·H2O)減小的倍數(shù)大于c(NH4+)，所以增大，a不符合題意；

b.加水稀釋氨水時，c(OH-)、c(NH3·H2O)都降低，電離平衡正向移動，使c(NH3·H2O)在稀釋的基礎上進一步減小，而c(OH-)在稀釋的基礎上又有所增加，所以減小，b符合題意；

c. 稀釋氨水時，氫氧根離子和銨根離子的濃度減小，氫離子的濃度增大，增大，c不符合題意；

d. /span>稀釋氨水時，氫氧根離子和銨根離子的濃度減小，氫離子的濃度增大，的值減小， d符合題意；

故合理選項是bd；

(6)①K只與溫度有關(guān)，溫度不變K值不變，所以在該溫度下加入NH4Cl后，液NH3電離平衡常數(shù)K=2×10-30；

②液氨存在電離平衡：2NH3NH4++ NH2-，電離程度是微弱的，主要以NH3形式存在，將少量金屬鈉投入液氨中，2NH4++2Na=NH3↑+2Na++H2↑，反應消耗NH4+，使電離平衡正向移動，但平衡移動的趨勢是微弱的，所以最終達到平衡時，其中離子濃度大小關(guān)系為c(NH3)>c(NH2-)>c(Na+)>c(NH4+)。