题目内容
【题目】氨在国民生产中占有重要的地位。工业合成氨的反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。下表是合成氨反应在某温度下2.0L的密闭容器中进行时,测得的数据:
时间(h) 物质的量(mol) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
N2 | 1.50 | n1 | 1.20 | n3 | 1.00 |
H2 | 4.50 | 4.20 | 3.60 | n4 | 3.00 |
NH3 | 0.00 | 0.20 | n2 | 1.00 | 1.00 |
根据表中数据计算:
(1)反应进行到2小时时放出的热量为____________kJ。
(2)此条件下该反应的化学平衡常数K=____________(保留两位小数)。
(3)有两个密闭容器A和B,A容器保持恒容,B容器保持恒压,起始时向容积相等的A、B中分别通入等量的NH3气体,均发生反应:2NH3(g)3H2(g)+N2(g)。则:
①达到平衡所需的时间:t(A)_____t(B),平衡时,NH3的转化率:a(A)______a(B) (填“>”、“=”或“<”)。
②达到平衡后,在两容器中分别通入等量的氦气。A中平衡向_________移动,B中平衡向_________移动。(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”、“不”)。
(4)在三个相同容器中各充入1molN2和3molH2,在不同条件下反应并达到平衡,氨的体积分数[φ(NH3)]随时间变化的曲线图所示.下列说法中正确的是_____(填字母,下同)。
A.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且P2>P1
B.图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响,且催化剂性能1>2
C.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2
【答案】 27.72 0.15 < < 不 向正反应方向 B
【解析】(1). 由方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol可知,每消耗1mol氮气时,反应放出的热量为92.4kJ,当反应进行到2h时,消耗氮气的物质的量为(1.5-1.2)mol=0.3mol,反应放出的热量为0.3mol×92.4kJ/mol=27.72kJ,故答案为:27.72;
(2). 由表中数据可知,反应进行到3h和4h时,氨气的物质的量不变,说明3h和4h时均为平衡状态,则此条件下该反应的化学平衡常数K==
=0.15,故答案为:0.15;
(3). ①. 有两个密闭容器A和B,A容器保持恒容,B容器保持恒压,起始时向容积相等的A、B中分别通入等量的NH3,发生反应2NH3(g)3H2(g)+N2(g),该反应为气体物质的量增大的可逆反应,A容器保持恒容,反应达到平衡时A容器中压强增大,B容器保持恒压,则A容器与B容器相比,A容器相当于增大压强,A中反应速率快,达到平衡需要的时间短,即达到平衡时所需的时间:t(A)<t(B),对于2NH3(g)
3H2(g)+N2(g),增大压强,平衡逆向移动,NH3的转化率减小,即a(A)<a(B),故答案为:<;<;
②. 达到平衡后,在两容器中分别通入等量的氦气,A容器保持恒容,则A容器中各物质的浓度不变,平衡不移动,B容器保持恒压,则通入氦气时B容器的体积增大,对于B容器,相当于减小压强,平衡向正反应方向移动,故答案为:不;向正反应方向;
(4). A. 若图Ⅰ表示不同压强对反应的影响,因压强越大,反应速率越快,反应达到平衡所需的时间越短,所以P2>P1,但对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),增大压强,平衡正向移动,NH3的体积分数增大,即压强越大,氨气的体积分数越大,图象与事实不符,故A错误;B. 催化剂可以加快反应速率,使用催化剂1时达到平衡所需的时间更短,说明催化剂1的催化性能比催化剂2要好,催化剂不能使平衡移动,所以使用不同的催化剂时,氨气的体积分数不变,图象与事实相符,故B正确;C. 若图III表示不同温度对反应的影响,因温度越高,反应速率越快,反应达到平衡所需的时间越短,所以T1>T2,但N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,氨气的体积分数减小,即温度越高,氨气的体积分数越小,图象与事实不符,故C错误;答案选B。
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