Question

【题目】工业合成氨的反应如下：N2 + 3H2 2NH3。

某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示：

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

（1）0~50s内的平均反应速率 v(N2) = ______________。

（2）250s时，H2的转化率为________________。

（3）已知的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH3过程中的热量变化_____ kJ。下图能正确表示该反应中能量变化的是_____。

（4）为加快反应速率，可以采取的措施________________。

a．降低温度 b．增大压强 c．恒容时充入He气

d．恒压时充入He气 e．及时分离NH3

（5）下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是_________________。

A．反应中N2与NH3的物质的量之比为１∶2

B．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗a mol N2，同时生成2a mol NH3

D．N2的质量分数在混合气体中保持不变

E.混合气体的平均相对分子质量保持不变

F．混合气体的密度保持不变

Answer 1

【答案】 1.2×10-3mol/(L·s ) 30% 46 A b B、D、E

【解析】试题分析：（1）根据 计算0~50s内的平均反应速率。

（2）根据250s时，氨气的变化量计算氢气的变化量，根据转化率=变化量÷起始量计算H2的转化率。

（3）根据焓变=反应物的总键能-生成物的总键能计算焓变。（4）根据影响反应速率的因素判断加快反应速率的方法；（5）根据化学平衡的定义判断反应是否达到平衡状态。

解析：（1）0~50s内，氨气的变化量为0.24 mol，所以氮气的变化量为0.12mol，根据 ，0~50s内v(N2) =1.2×10-3mol/(L·s ) 。

（2）250s时，氨气的变化量是0.4mol，则氢气的变化量0.6 mol，氢气转化率=0.6÷2×100%=30%。

（3）根据焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，生成1molNH3过程中946kJ/mol× +436kJ/mol× 391kJ/mol×=-46 kJ/mol，生成1molNH3过程中的放出热量46kJ。反应放热，能正确表示该反应中能量变化的是A；（4）a．降低温度，反应速率减慢； b．增大压强，浓度增大，反应速率加快； c．恒容时充入He气，浓度不变，速率不变；d．恒压时充入He气，体积增大，浓度减小，反应速率减慢； e．及时分离NH3，浓度减小，反应速率减慢；所以能加快反应速率的是b；（5）A．反应中N2与NH3的物质的量之比为１∶2，不一定不再变化，故不一定平衡，A错误；

B．反应前后气体物质的量是变量，混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化，一定平衡，故B正确；

C．单位时间内每消耗a mol N2，同时生成2a mol NH3，速率方向相同，不一定平衡，故C错误；

D．根据平衡定义，N2的质量分数在混合气体中保持不变，一定平衡，故D正确；

E. 反应前后气体质量不变，气体物质的量减小，根据 ，平均相对分子质量是变量，混合气体的平均相对分子质量保持不变，一定平衡，故E正确；

F．反应前后气体质量不变、体积不变，根据 ，密度是恒量，混合气体的密度保持不变，不一定平衡，故F错误。