Question

19．對含氮物質(zhì)的研究和利用有著極為重要的意義．
（1）、N₂、O₂和H₂相互之間可以發(fā)生化合反應(yīng)，已知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1；
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
則氨的催化氧化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol．
（2）、氨氣是化工生產(chǎn)的主要原料之一，在一固定容積為2L的密閉容器內(nèi)加入0.2mol N₂和0.5mol H₂，發(fā)生如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
①當反應(yīng)進行到第5分鐘時達到平衡，測得NH₃的濃度為0.1mol/L  則從反應(yīng)開始到平衡時，v（N₂）為0.01 mol/（L•min）
②下列描述中能說明上述反應(yīng)已達平衡的是AF
A．容器內(nèi)的總壓強不再隨時間而變化
B．混合氣體的密度不再隨時間變化
C．a(chǎn) molN≡N鍵斷裂的同時，有6amolN-H鍵生成
D．N₂、H₂、NH₃的分子數(shù)之比為1：3：2
E．3V_正（H₂）=2V_逆（NH₃）
F．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化
③若保持反應(yīng)溫度不變，再向容器中充入N₂和NH₃各0.1mol，則化學(xué)平衡將向左移動（填“向左”、“向右”或“不”）
④平衡后，下列措施既能提高該反應(yīng)的速率又能增大N₂的轉(zhuǎn)化率的是CD
A．充入N₂   B．升高溫度    C．向原容器內(nèi)繼續(xù)充一定量NH₃ D．增大壓強
⑤若保持容器體積不變，下列圖象正確的是bd

Answer 1

分析 （1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1；
③N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
根據(jù)蓋斯定律，②×3+①×2-③×2可得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；
（2）①計算氨氣的反應(yīng)速率，速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比計算得到氮氣的反應(yīng)速率；
②達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，百分含量不變，以及由此衍生其它一些物理量不變，據(jù)此結(jié)合選項判斷；
③依據(jù)題干條件就是平衡常數(shù)，結(jié)合此時的濃度商和平衡常數(shù)比較平淡反應(yīng)進行的方向；
④能加快該反應(yīng)的反應(yīng)速率，可以增大了壓強、增大反應(yīng)物濃度、升高溫度；增大反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，說明平衡向著正向移動，據(jù)此進行分析；
⑤a．圖象分析可知先拐先平溫度高，T₁＞T₂，升溫平衡逆向進行；
b．定一議二，壓強不變，溫度越高平衡逆向進行，氣體物質(zhì)的量增大，溫度一定的壓強平衡正向進行氣體物質(zhì)的量減小；
c．壓強增大反應(yīng)速率增大，平衡正向進行；
d．圖象分析可知先拐先平壓強大，P₁＜P₂，壓強越大平衡正向進行；

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1；
③N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
根據(jù)蓋斯定律，②×3+①×2-③×2可得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol；
（2）①當反應(yīng)進行到第5分鐘時達到平衡，測得NH₃的濃度為0.1mol/L 則從反應(yīng)開始到平衡時，v（NH₃）=$\frac{0.1mol/L}{5min}$=0.02mol/L•min，v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（NH₃）=0.01 mol/（L•min），
故答案為：0.01 mol/（L•min）；  
 ②A．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，當壓強不變說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應(yīng)混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積不變，密度始終不變，容器中氣體的密度不隨時間而變化不能說明到達平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．a(chǎn) molN≡N鍵斷裂的同時，有6amolN-H鍵生成，只能說明反應(yīng)正向進行，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．N₂、H₂、NH₃的分子數(shù)之比為1：3：2，符合化學(xué)方程式計量數(shù)之比，但不能說明只能反應(yīng)速率相同，不能說明到達平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E．不同物質(zhì)表示的速率之比的與化學(xué)計量數(shù)之比，反應(yīng)到達平衡狀態(tài)，3v_正（H₂）=2v_逆（NH₃）即v_正（H₂）：v_逆（NH₃）=2：3，不等于化學(xué)計量數(shù)之比，未到達平衡狀態(tài)，逆反應(yīng)速率較大，平衡向逆反應(yīng)進行，故E錯誤；
F．反應(yīng)混合氣體的總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進行，總的物質(zhì)的量減小，故平均相對分子質(zhì)量減小，容器中氣體的平均相對分子量不隨時間而變化，說明到達平衡狀態(tài)，故F正確；
故答案為：AF；
③在一固定容積為2L的密閉容器內(nèi)加入0.2mol N₂和0.5mol H₂，發(fā)生如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，當反應(yīng)進行到第5分鐘時達到平衡，測得NH₃的濃度為0.1mol/L，
                N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，
起始量（mol/L）  0.1     0.25      0
變化量（mol/L） 0.05     0.15      0.1
平衡量（mol/L）0.05      0.1       0.1
K=$\frac{0．{1}^{2}}{0.05×0．{1}^{3}}$=200
若保持反應(yīng)溫度不變，再向容器中充入N₂和NH₃各0.1mol，此時物質(zhì)濃度分別為：c（NH₃）=0.15mol/L，c（N₂）=0.1mol/L，c（H₂）=0.1mol/L，則濃度商Q=$\frac{0.1{5}^{2}}{0.1×0．{1}^{3}}$=225＞K=200，反應(yīng)逆向進行，平衡向左移動，
故答案為：向左；  
④A．充入N₂平衡正向進行，反應(yīng)速率增大，N₂的轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；
B．升高溫度反應(yīng)速率增大，平衡逆向進行，氮氣轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤
C．向原容器內(nèi)繼續(xù)充一定量NH₃ 平衡逆向進行，氮氣轉(zhuǎn)化率減小，故C錯誤；
D．增大壓強反應(yīng)速率增大，平衡正向進行，氮氣轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故答案為：CD；
⑤N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
a．圖象分析可知先拐先平溫度高，T₁＞T₂，升溫平衡逆向進行，生成物濃度減小，圖象變化不符合，故a錯誤；
b．定一議二，壓強不變，溫度越高平衡逆向進行，氣體物質(zhì)的量增大，氣體質(zhì)量不變，則氣體平均相對分子質(zhì)量減小，溫度一定的壓強平衡正向進行氣體物質(zhì)的量減小，氣體質(zhì)量不變，則氣體平均相對分子質(zhì)量增大，圖象變化符合，故b正確；
c．壓強增大反應(yīng)速率增大，平衡正向進行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，圖象變化不符合，故c錯誤；
d．圖象分析可知先拐先平壓強大，P₁＜P₂，壓強越大平衡正向進行，氮氣體積分數(shù)減小，圖象符合，故d正確；
故答案為：bd；

點評 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的計算、化學(xué)平衡態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)、影響化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的因素等，難度中等，注意化學(xué)平衡態(tài)的判斷，選擇判斷的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變，說明到達平衡．