Question

13．工業(yè)合成氨的反應如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NG₃（g）．
某溫度下，在容積恒定為2.0L的密閉容器中充入2.0molN₂和2.0molH₂，一段時間后反應達平衡狀態(tài)，實驗數(shù)據(jù)如下表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n（NH3）	0	0.24	0.36	0.40	0.40

（1）0～50s內(nèi)的平均反應速率 v（N₂）=1.2×10^-3mol/（L•s）．
（2）250s時，H₂的轉(zhuǎn)化率為30%．
（3）已知N≡N的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，則生成1molNH₃過程中的熱量變化92 kJ．下圖能正確表示該反應中能量變化的是A．

（4）為加快反應速率，可以采取的措施b
a．降低溫度            b．增大壓強         c．恒容時充入He氣d．恒壓時充入He氣     e．及時分離NH₃
（5）下列說法錯誤的是d
a．使用催化劑是為了加快反應速率，提高生產(chǎn)效率
b．上述條件下，N₂不可能100%轉(zhuǎn)化為NH₃
c．為了提高N₂的轉(zhuǎn)化率，應適當提高H₂的濃度
d.250～350s生成物濃度保持不變，反應停止．

Answer 1

分析 （1）圖表中0～50s內(nèi)氨氣的濃度變化為0.24mol，計算氨氣的反應速率，速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比計算得到氮氣的反應速率；
（2）250s時，氨氣生成的物質(zhì)的量為0.40mol，則反應的氫氣物質(zhì)的量=0.6mol，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（3）反應焓變△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能；依據(jù)焓變判斷反應圖象變化；
（4）升高溫度、中等壓強、增大濃度、加入催化劑、增加接觸面積等措施都可以加快反應速率；
（5）氫氣和氮氣合成氨是可逆反應一定條件下達到平衡狀態(tài)，為動態(tài)平衡，兩種反應物增加一種會提高另一種的轉(zhuǎn)化率，催化劑改變反應速率不改變化學平衡．

解答 解：（1）圖表中0～50s內(nèi)氨氣的濃度變化為0.24mol，計算氨氣的反應速率v（NH₃）=$\frac{\frac{0.24mol}{2.0L}}{50s}$=0.0024mol/（L•s），v（NH₃）：v（N₂）=2：1，v（N₂）=$\frac{0.0024mol/（L•s）}{2}$=1.2×10^-3mol/（L•s ），
故答案為：1.2×10^-3mol/（L•s ）；
（2）250s時，氨氣生成的物質(zhì)的量為0.40mol，則反應的氫氣物質(zhì)的量=0.6mol，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.6mol}{2.0mol}$×100%=30%，
故答案為：30%；
（3）已知N≡N的鍵能為946kJ/mol，H-H的鍵能為436kJ/mol，N-H的鍵能為391kJ/mol，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），生成1molNH₃反應過程中能量變化=$\frac{1}{2}$×946KJ/moL+$\frac{3}{2}$×436KJ/mol-3×391kJ/mol=-92KJ/mol，則生成1molNH₃過程中的熱量變化位92KJ，反應為放熱反應，反應物能量高于生成物的能量，反應為放熱反應，正確表示該反應中能量變化的是選A，
故答案為：92；A；
（4）a．降低溫度，反應速率減小，故a錯誤；           
 b．增大壓強，反應速率增大，故b正確；        
 c．恒容時充入He氣，總壓增大，分壓不變，平衡不變，反應速率不變，故c錯誤；
d．恒壓時充入He氣，體積增大，壓強減小，反應速率減小，故d錯誤；   
 e．及時分離NH₃ 反應正向進行，難度減小反應速率減小，故e錯誤；
故答案為：b；                   
（5）a．使用催化劑是為了加快反應速率，縮短了反應達到平衡的時間，提高了生產(chǎn)效率，故a正確；
b．上述條件下，反應為可逆反應，N₂不可能100%轉(zhuǎn)化為NH₃ ，故b正確；
c．為了提高N₂的轉(zhuǎn)化率，應適當提高H₂的濃度，提高氮氣的轉(zhuǎn)化率，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故c正確；
d.250～350s生成物濃度保持不變，反應達到平衡狀態(tài)，反應仍然進行．只是正逆反應速率相同，故d錯誤；
故答案為：d．

點評 本題考查了化學反應速率、化學平衡的影響因素分析判斷、化學平衡移動原理的應用等知識，掌握基礎是關(guān)鍵，題目難度中等．