Question

20．工業(yè)合成氨（N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃）的反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)．
（1）相同條件下，1mol N₂和3mol H₂所具有的能量＞（填“＞”、“＜”或“=”）2mol NH₃具有的能量；在相同條件下，若斷開1mol N₂、3mol H₂和2mol NH₃中的化學(xué)鍵時(shí)，吸收的能量分別為Q₁、Q₂、Q₃，則Q₁+Q_2＜Q₃（填“＞”、“＜”或“=”）；在一定條件下，當(dāng)該反應(yīng)生成2molNH₃時(shí)，放出92kJ的熱量，該條件下，如果將1mol N₂和3mol H₂混合，使其充分反應(yīng)，放出的熱量92kJ＜（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)合成氨時(shí)，向密閉容器內(nèi)充入10mol N₂、30mol H₂，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)．
①若密閉容器的體積為2L，反應(yīng)經(jīng)過10min后，測得容器內(nèi)的NH₃為10mol，則用N₂表示的該反應(yīng)速率為0.25mol．L^-1．min^-1，此時(shí)容器內(nèi)H₂的濃度為7.5mol．L^-1．
②若保持容器的容積不變，反應(yīng)一段時(shí)間后，測得容器內(nèi)下列各項(xiàng)性質(zhì)保持不變．其中不能說明合成氨反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是b d e．
a．壓強(qiáng)b．密度c．分子數(shù)
d．氣體體積 e．氣體質(zhì)量f．NH₃的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)
（3）一定量的混合氣體在密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)：x A（g）+y B（g）?z C（g），達(dá)到平衡后，測得B的濃度為1mol/L，如果將容器體積壓縮到原來的一半，測得B的濃度為2.1mol/L，請推測x、y、z之間有何關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)放熱，則反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，從鍵能的角度分析，反應(yīng)熱能與反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能完全轉(zhuǎn)化，將1molN₂和3molH₂放在反應(yīng)容器中，使它們充分反應(yīng)，生成NH₃的小于2mol，放出的熱量小于92kJ，
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)質(zhì)量數(shù)之比計(jì)算反應(yīng)速率；
②反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，以此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)．
（3）壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響：加壓向氣體體積減小的方向移動，減壓向氣體體積增大的方向移動，據(jù)此解答．

解答 解：（1）反應(yīng)放熱，則反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，所以相同條件下，1mol N₂和3mol H₂所具有的能量大于2mol NH₃具有的能量；化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，形成新化學(xué)鍵放出能量，反應(yīng)放熱，則斷裂反應(yīng)物吸收的總能量小于形成生成物新化學(xué)鍵的總能量；該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能完全轉(zhuǎn)化，將1molN₂和3molH₂放在反應(yīng)容器中，使它們充分反應(yīng)，生成NH₃的小于2mol，放出的熱量小于92kJ，
故答案為：＞，＜，＜；
（2）①v（NH₃）=$\frac{\frac{10mol}{2L}}{10min}$=0.5mol．L^-1．min^-1，由方程式可知：
v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（NH₃）=$\frac{1}{2}$×0.5mol．L^-1．min^-1=0.25mol．L^-1．min^-1，
根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，此時(shí)容器內(nèi)H₂的濃度為$\frac{30mol-15mol}{2L}$=7.5mol/L，
故答案為：0.25mol．L^-1．min^-1，7.5 mol．L^-1；
②反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，壓強(qiáng)不變，但容器的體積不變，且反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律，則無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體的體積、密度和質(zhì)量都不變，不能作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)．
故答案為：bde；
（ 3 ）一定量的混合氣體在密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)：x A（g）+y B（g）?z C（g），達(dá)到平衡后，測得B的濃度為1mol/L，如果將容器體積壓縮到原來的一半，假如平衡不移動，則各物質(zhì)濃度均變?yōu)樵瓉淼?倍，而實(shí)際達(dá)到平衡后測得B的濃度為2.1mol/L，則說明平衡向生成B的方向移動，而加壓平衡向氣體體積減小的方向移動，所以：x+y＜z；
答：x、y、z之間關(guān)系為：x+y＜z．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡以及反應(yīng)熱的計(jì)算，明確反應(yīng)熱與物質(zhì)的總能量、鍵能的計(jì)算方法，熟悉壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響是解題關(guān)鍵，題目難度中等．