Question

13．工業(yè)合成氨的反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，反應(yīng)條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑．已知形成1 mol H-H鍵、1 mol N-H鍵、1mol N≡N鍵放出的能量分別為436 kJ、391 kJ、946 kJ．則：
（1）寫出工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．
（2）若0.5mol N₂完全反應(yīng)生成NH₃可放出（填“吸收”或“放出”）熱量46kJ．　
（3）如果將0.5mol N₂和1.5mol H₂混合，使其充分反應(yīng)，放出的熱量總小于上述數(shù)值，其原因是該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以放出的熱量要小于46kJ．
（4）實驗室模擬工業(yè)合成氨時，在容積為2L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)經(jīng)過5min后，數(shù)據(jù)如下，則用N₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.4mol/L/min．　

物質(zhì)	N2	H2	NH3
反應(yīng)前	16mol	xmol	0
5min	ymol	28mol	8mol

（5）一定條件下，當(dāng)合成氨的反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，下列說法不正確的是bde．　
a．正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等　
b．正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為0　
c．N₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值　
d．N₂和H₂的濃度相等　
e．N₂、H₂和NH₃的體積分?jǐn)?shù)相等　
f．反應(yīng)達(dá)到最大限度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式；
（2）在反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃中，斷裂3molH-H鍵、1mol N三N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為：2346kJ-2254kJ=92kJ，該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1，根據(jù)氮氣和焓變關(guān)系式計算放出的熱量；
（3）該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物；
（4）先計算氨氣平均反應(yīng)速率，再根據(jù)同一可逆反應(yīng)中同一條件下不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比計算氮氣平均反應(yīng)速率；
（5）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等且不等于0，反應(yīng)達(dá)到最大限度．

解答 解：（1）該反應(yīng)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；
（2）在反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃中，斷裂3molH-H鍵、1mol N三N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為：2346kJ-2254kJ=92kJ，該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1，1mol氮氣完全反應(yīng)放出92kJ能量，則0.5mol氮氣完全反應(yīng)放出46kJ能量，
故答案為：放出；46；
（3）1mol氮氣完全反應(yīng)放出92kJ能量，則0.5mol氮氣完全反應(yīng)放出46kJ能量，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以放出的熱量要小于46kJ，故答案為：該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以放出的熱量要小于46kJ；
（4）v（NH₃）=$\frac{\frac{8mol}{2L}}{5min}$=0.8mol/（L．min），同一可逆反應(yīng)中同一條件下不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比得v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（NH₃）=$\frac{1}{2}$×0.8mol/（L．min）=0.4mol/（L．min），
故答案為：0.4；
（5）a．達(dá)到平衡狀態(tài)時正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等且不等于0，故正確；　
b．達(dá)到平衡狀態(tài)時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等且不等于0，故錯誤；
c．達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，處于動態(tài)平衡狀態(tài)，所以N₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值，故正確；
d．N₂和H₂的濃度相等時該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯誤；　
e．N₂、H₂和NH₃的體積分?jǐn)?shù)相等時，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯誤；　
f．達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，處于動態(tài)平衡狀態(tài)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值，所以反應(yīng)達(dá)到最大限度，故正確；
故選bde．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷等知識點，把握化學(xué)平衡狀態(tài)特征、化學(xué)計算基本方法是解本題關(guān)鍵，注意：可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等（同一物質(zhì)）但不能是0，題目難度不大．