题目内容

合成氨对农业生产及国防建设均具有重要意义。
N2(g)+3H2(g)  2NH3(g) △H = -92 kJ·mol-1
(1)在恒温恒容密闭容器中进行的合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是_______
a.混合气体的压强不再发生变化
b.混合气体的密度不再发生变化
c.反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化
d.单位时间内断开a个H-H键的同时形成3 a个N-H键
e.三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
(2)在恒温恒容的密闭容器中,合成氨反应的各物质浓度变化曲线如下图所示。请回答下列问题:

① 表示N2的浓度变化的曲线是              (选填曲线代号“A”、“B”或“C”)。
② 前25 min 内,用H2的浓度变化表示的化学反应平均速率是               
③在25 min 末反应刚好达到平衡,则该温度下反应的平衡常数K =           (计算结果可用分数表示)。若升高温度,该反应的平衡常数值将___  ____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在第25 min 末,保持其它条件不变,若升高反应温度并设法保持该温度不变,在第35 min末再次达到平衡。平衡移动过程中H2浓度变化了1.5 mol·L-1,请你在图中画出第25 min ~ 40 min NH3浓度变化曲线。
(4)在一定温度下,将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时,测得气体总物质的量为2.8 mol 。
①达平衡时,H2的转化率α1 = ______  ______。
②在相同条件下,若起始时只将NH3置于该容器中,达到平衡状态时NH3的转化率为α2,当α1 + α2 =1时,则起始时n (NH3)= ___  _____mol。

(1)a c (2)①C ②0.12 mol·L-1·min-1  ③ (或0.148、0.15); 减小
(3)
说明:对曲线的曲率不做要求,但曲线弯的方向要考虑,这涉及到浓度对反应速率的影响问题。起点与终点要正确,达平衡的时间要一致。
(4)①60%     ② 2         

解析试题分析:(1)a.该反应随反应进行,气体的总的物质的量进行,压强降低,故混合气体的压强不再发生变化,说明到达平衡, a正确;b.混合气体的总质量不变,容器的体积不变,混合气体的密度始终不变,错误。c.可逆反应到达平衡时,反应混合物各组分的浓度不发生变化,反应容器中N2的物质的量浓度不再发生变化,说明到达平衡,故c正确。d.单位时间内断开a个H-H键的同时形成3a个N-H键,都表示正反应速率,不能说明到达平衡,错误。e.反应混合物平衡时的浓度之比与起始浓度及转化率有关,平衡时可能等于化学计量数之比,也可能不等于,错误。
(2)①、N2是反应物,结合化学方程式分析,H2的曲线变化快,而N2的变化慢,所以表示N2的浓度变化的曲线是C。
②、根据v=△c÷t公式计算可得,前25 min 内,用H2的浓度变化表示的化学反应平均速率是0.12mol/(L·min) 。
③、平衡常数等于生应物的幂之积除以反应物的幂之积,故平衡常数K =4/27。反应为放热反应,升高温度,反应逆向移动,故若升高温度,该反应的平衡常数值将减小。
(3)升高反应温度,平衡逆向移动,氢气的浓度增加1.5 mol·L-1,氨气减少1 mol·L-1,变为1.0mol·L-1画出曲线即可。
(4)设平衡时有x molN2转化 
N2(g)+3H2(g)) 2NH3(g)
起始物质的量:1mol      3mol                0
变化物质的量:x        3x                   2x
平衡物质的量:1-x       3-3x                  2x 
可得4-2x=2.8,得出x=0.6mol,α=60%;α+ α=1,说明这两个反应达到平衡时的状态完全相同,加入的氨气为2mol。
考点:本题考查化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断、浓度变化曲线的绘制、平衡移动的影响因素及平衡计算。

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