氨的合成原理为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),△H=-92.4KJ?mol-1．现在500℃.20MPa时.将N2.H2置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应.反应过程中各物质的物质的量变化如图．回答下列问题:(1)10min内以NH3表示的平均反应速率0.005mol/0.005mol/,(2)在10-20min内:NH3浓度变化的原因可能是AA,A� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

氨的合成原理为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4KJ?mol^-1．现在500℃、20MPa时，将N₂、H₂置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中各物质的物质的量变化如图．回答下列问题：
（1）10min内以NH₃表示的平均反应速率

0.005mol/（L．min）

；
（2）在10～20min内：NH₃浓度变化的原因可能是

；
A．加了催化剂 B．缩小容器体积 C．降低温度 D．增加NH₃物质的量
（3）第1次平衡的时间范围为：

20-25min

平衡常数K₁=

c(NH3)2

c(N2)．c(H2)3

c(NH3)2

c(N2)．c(H2)3

（表达式），第2次平衡时NH₃的体积分数

45.5%

；
（4）在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因：

分离出0.1molNH₃

．

分析：（1）反应速率=

△n

△t

计算；
（2）根据图象知，平衡向正反应方向移动，10min时是连续的，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明为使用催化剂；
（3）达到平衡状态时，物质的量不变，以此判断达到平衡的时间段，化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，第2次平衡时NH₃的体积分数等于氨气的含量；
（4）25分钟，NH₃的物质的量突然减少，而H₂、N₂的物质的量不变，说明应是分离出NH₃．

解答：解：（1）反应速率=

△n

△t

(0.1-0)mol

10min

=0.005mol/（L．min），
故答案为：0.005mol/（L．min）；
（2）由图可知，0-10分钟内△n（N₂）=0.025mol×2=0.05mol；10-20分钟内△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物质的量之比，所以，0-10分钟与10到20分钟两个时间段中，N₂的反应速率之比为0.05mol：0.1mol=1：2；
由图象可知各组分物质的量变化增快，且10min时变化是连续的，20min达平衡时，△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H₂）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH₃）=0.025mol×8=0.2mol，物质的量变化之比等于化学计量数之比，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明10min可能改变的条件是使用催化剂，
故选A；
（3）由图象可以看出，当反应进行到时20-25min，各物质的量不变，说明反应达到平衡状态，
化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，所以其平衡常数K=

c(NH3)2

c(N2)．c(H2)3

，
第2次平衡时NH₃的体积分数=

2.5mol

2.5mol+2.25mol+0.75mol

×100%=45.5%，
故答案为：20-25min，

c(NH3)2

c(N2)．c(H2)3

，45.5%；
（4）第25分钟，NH₃的物质的量突然减少，而H₂、N₂的物质的量不变，说明应是分离出NH₃，
故答案为：分离出0.1molNH₃．

点评：本题考查化学平衡的计算、平衡移动以及平衡状态的判断，题目难度中等，注意对图象的分析．

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（1）10min内以NH₃表示的平均反应速率；

（2）在10~20 min内：NH₃浓度变化的原因可能是；

A．加了催化剂 B．缩小容器体积

C．降低温度 D．增加NH₃物质的量

（3）第1次平衡的时间范围为：，

第2次平衡的时间范围为：，

第1次平衡：平衡常数K₁ = （带数据的表达式），

第2次平衡时NH₃的体积分数；

（4）在反应进行至25 min时：

① 曲线发生变化的原因：

② 达第二次平衡时，新平衡的平衡常数

K₂ K₁（填“大于”、“等于”、“小于”）；

（5）在25~40min时，计算合成氨过程中的反应热△H= 。

（6）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生下列反应：

N₂（g）+ 3H₂O（1） 2NH₃（g）+ O₂（g）；△H = a kJ·mol^—¹

进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：

T/K	303	313	323
NH₃生成量/（10^-6mol）	4．8	5．9	6．0

①此合成反应的a 0；ΔS 0，（填“＞”、“＜”或“＝”）

②已知：N₂（g）+ 3H₂（g）2NH₃（g） ΔH= －92 ．4kJ·mol^—¹

2H₂（g）+ O₂（g） = 2H₂O（l）= －571．6kJ·mol^—¹

则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为：

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回答下列问题：
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（2）在10 ~20 min内：NH₃浓度变化的原因可能是；

（3）第1次平衡的时间范围为：             ，第2次平衡的时间范围为：             ，
第1次平衡：平衡常数K₁ =            （带数据的表达式），第2次平衡时NH₃的体积分数          ；
（4）在反应进行至25 min时：
①曲线发生变化的原因：
②达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K₂     K₁（填“大于”、“等于”、“小于”）；
（5）在25~40 min时，计算合成氨过程中的反应热△H=                 。
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2NH₃（g） +

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①此合成反应的a 0；ΔS 0，（填“＞”、“＜”或“＝”）
②已知：N₂（g） + 3H₂（g）

2NH₃（g） ΔH= －92 ．4kJ·mol^—1
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则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为：

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（2）在10 ~20 min内：NH₃浓度变化的原因可能是；

（3）第1次平衡的时间范围为：平衡常数K₁ ="_____________" （表达式），第2次平衡时NH₃的体积分数；
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（2）在10 ~20 min内：NH₃浓度变化的原因可能是；

A．加了催化剂 B．缩小容器体积

C．降低温度 D．增加NH₃物质的量

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