题目内容

在一定条件下，合成塔中氮气和氢气的起始浓度分别为a mol?L-1和b mol?L-1，反应为：N2+3H2?2NH3，氨气的浓度随时间变化如图所示．
（1）反应到5min时，氢气反应速率
1.2mol/（L?min）
1.2mol/（L?min）
．A的平衡常数为
16
(a-2)×(b-4)3
16
(a-2)×(b-4)3
（用含a，b的表达式表示）
（2）在10min时采取的措施是
移走生成的氨气，降低氨气的浓度
移走生成的氨气，降低氨气的浓度
；
（3）-50°C时，液氨存在如下电离：2NH3?NH4++NH-2，K=2×10-12，往液氨中加入NH4Cl固体，K
=
=
2×10-12（填“＜”、“＞”或“=”）
（4）已知2A2（g）+B2（g）═2C3（g）；△H=-a kJ/mol（a＞0），在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2mol A2和1mol B2，在500℃时充分反应达平衡后C3的浓度为w mol/L，放出热量b kJ．若在原来的容器中，只加入2mol C3，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量c kJ，a、b、c之间满足何种关系
b+c=a
b+c=a
（用代数式表示）
分析：（1）由图可知，反应到5min时达平衡状态，氨气的浓度为4mol/L，根据v=
△c
△t
计算v（NH3），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H2）；
根据三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数k=
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
计算；
（2）由图可知，10min瞬间改变条件，NH3的浓度为原平衡的一半，随后氨气的浓度增大，改变条件平衡向生成氨气的方向移动，应该是移走氨气的物质的量，降低氨气的浓度；
（3）电离平衡常数只受温度影响，温度不变，电离平衡常数不变，离子浓度无关；
（4）反应前后气体的体积发生变化，恒温恒容下，加入2mol C3，按化学计量数转化到左边，可得到2molA2（g）、1molB2（g），与开始加入2mol A2和1mol B2为等效平衡，平衡时对应组分的物质的量相等，令平衡时容器内C3的物质的量为xmol，根据方程式计算两种状态到达平衡时参加反应的A2、C3物质的量，在根据热化学方程式计算热量，据此计算解答．
解答：解：（1）由图可知，反应到5min时达平衡状态，氨气的浓度为4mol/L，故v（NH3）=
4mol/L
5min
=0.8mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，
故v（H2）=
3
2
v（NH3）=
3
2
×0.8mol/（L?min）=1.2mol/（L?min），
               N2+3H2?2NH3，
开始（mol/L）：a   b    0
变化（mol/L）：2   6    4
平衡（mol/L）：a-2  b-6  4
故平衡常数k=
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
=
42
(a-2)×(b-4)3
=
16
(a-2)×(b-4)3

故答案为：1.2mol/（L?min）；
16
(a-2)×(b-4)3
；
（2）由图可知，10min瞬间改变条件，NH3的浓度为原平衡的一半，随后氨气的浓度增大，改变条件平衡向生成氨气的方向移动，应该是移走氨气的物质的量，降低氨气的浓度，
故答案为：移走生成的氨气，降低氨气的浓度；
（3）电离平衡常数只受温度影响，温度不变，电离平衡常数不变，离子浓度无关，故答案为：=；
（4）反应前后气体的体积发生变化，恒温恒容下，加入2mol C3，按化学计量数转化到左边，可得到2molA2（g）、1molB2（g），与开始加入2mol A2和1mol B2为等效平衡，平衡时对应组分的物质的量相等，令平衡时容器内C3的物质的量为xmol，则：
对于开始加入2mol A2和1mol B2，根据2A2（g）+B2（g）═2C3（g）可知，参加反应的A2的物质的量为xmol，故放出的热量为akJ×
xmol
2mol
=0.5axkJ，即b=0.5ax，
对于只加入2mol C3，由反应2C3（g）?2A2（g）+B2（g），参加反应的C3的物质的量为（2-x）mol，故该反应吸收的热量为akJ×
(2-x)mol
2mol
=（1-0.5x）akJ，即c=（1-0.5x）a，
故b+c=a，
故答案为：b+c=a．
点评：本题考查化学反应速率计算、平衡常数有关计算与影响因素、化学平衡图象与影响因素、等效平衡、反应热的有关计算等，题目综合性较大，难度中等，注意（4）中对于同一可逆反应，在相同温度下，正逆反应的反应热数值相等，符号相反．
练习册系列答案
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（2010?茂名二模）在一定条件下，合成塔中氮气和氢气的起始浓度分别为a mol?L-1和b mol?L-1，反应为：N2+3H2→2NH3，氨气的浓度随时间变化如图1所示．

（1）反应到5min时，氢气反应速率
1.2mol?L-1?min-1
1.2mol?L-1?min-1
．
（2）在10min时采取的措施是
移去部分氨气
移去部分氨气
，A的平衡常数为
16
(α-2)(b-6)3
16
(α-2)(b-6)3
，点A的平衡常数K
=
=
（填“＜”、“＞”或“=”）B点的平衡常数．
（3）若合成塔内生成17g氨气放出45.5kJ热量，在图2坐标上画出该合成氨反应过程中能量随时间的变化示意图．
（4）-50°C时，液氨存在如下电离：2NH3?NH4++NH-2，k=2×10-2，液氨的电离达到平衡时，各微粒的浓度大小关系为
c（NH3）＞c（NH+4）=c（NH-2）
c（NH3）＞c（NH+4）=c（NH-2）
，加入NH4Cl固体，K
=
=
2×10-12（填“＜”、“＞”或“=”）
自1913年工业合成氨投产以来，合成氨工业不断发展，氨又可以进一步制备硝酸，在工业上可进行连续生产．请回答下列问题：
（1）已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol
写出氨气经催化氧化生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式：
 
．
（2）在一定条件下，合成塔中氮气和氢气的起始浓度分别为a mol?L-1和b mol?L-1，反应为：N2+3H2?2NH3，氨气的浓度随时间变化如图1所示．在10min时采取的措施是
 
，点A的平衡常数K
 
（填“＜”、“＞”或“=”）B点的平衡常数．
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（3）若合成塔内生成17g氨气放出45.5kJ热量，在图2坐标上画出该合成氨反应过程中能量随时间的变化示意图．
（4）在一定体积的恒容密闭容器中，进行如下化学反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：
t/K 298 398 498 …
K 4.1×106 K1 K2 …
①比较K1、K2的大小：K1
 
K2（填“＞”、“=”或“＜”）．
②判断该反应达到化学平衡状态的依据是
 
（填序号）．
A．2v正（H2）（正）=3v逆（NH3）            B．v正（N2）=3v逆（H2）
C．容器内压强保持不变                    D．混合气体的密度保持不变
（5）在一定温度和催化剂下，将6.4mol H2和2.4molN2混合于一个容积为4L的密闭容器中发生反应，在3min末时反应恰好达平衡，此时生成了1.6mol NH3．计算该条件下的平衡常数（写出计算过程）．
 
．
在标准状况下，1120 L N2和3360 L H2相混合通入合成塔，在一定条件下反应达到平衡，从合成塔出来的混合气体在标准状况下的密度为0.64 g·L-1，求N2的转化率。若将混合气体通过水得8 L溶液，求其物质的量浓度。

在一定条件下，把N2和H2按体积比1:3混合后通过合成塔，若从合成塔排出的混合气体中NH3的体积占20%，则N2占的体积分数为(   )

　　A.15%    B.20%    C.25%     D.30%

在一定条件下，合成塔中氮气和氢气的起始浓度分别为a mol?L-1和b mol?L-1，反应为：N2+3H2→2NH3，氨气的浓度随时间变化如图1所示．

（1）反应到5min时，氢气反应速率______．
（2）在10min时采取的措施是______，A的平衡常数为______，点A的平衡常数K______（填“＜”、“＞”或“=”）B点的平衡常数．
（3）若合成塔内生成17g氨气放出45.5kJ热量，在图2坐标上画出该合成氨反应过程中能量随时间的变化示意图．
（4）-50°C时，液氨存在如下电离：2NH3?NH4++NH-2，k=2×10-2，液氨的电离达到平衡时，各微粒的浓度大小关系为______，加入NH4Cl固体，K______2×10-12（填“＜”、“＞”或“=”）

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