Question

【题目】在恒温、体积为1.0L的密闭容器中通入1.0 mol N2和x mol H2发生如下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，20 min后达到平衡，测得反应放出的热量为18.4 kJ，混合气体的物质的量为1.6 mol，容器内的压强变为原来的80%。请回答下列问题：

（1）20 min内，υ(N2)=____________________。

（2）该反应的热化学方程式为______________________________。

（3）下列叙述中能表示该反应达到平衡状态的是_________(填序号)。

①N2体积分数保持不变

②单位时间断裂0.3 mol H-H键，同时生成0.6 mol N-H键

③混合气体的密度不再改变

④2υ正(H2)=3υ逆(NH3)

⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变

Answer 1

【答案】υ(N2)=0.010 mol/(L·min) N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92 kJ/mol ①④⑤

【解析】

本题考查化学反应速率的计算、热化学方程式的书写、平衡标志的判断方法，其中化学平衡状态的判断标志是常考题型，也是易错题。利用三段式分析计算反应速率与化学平衡转化率是常见的解题方法。

设平衡时氮气转化率为a，则

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

开始的量(mol)1.0x0

改变的量(mol)a3a2a

平衡的量(mol)1.0-ax-3a2a

= 80%，解得x=1.0，2.0-2a=1.6，解得a=0.2 = 20%。

(1)20min内，υ(N2)= = 0.01 mol/(L·min)；

(2) 0.2mol氮气参与反应时放出18.4kJ热量，则1mol氮气参与反应时的焓变为 =-92kJ/mol，该反应的热化学方程式为N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) H =-92 kJ/mol；

（3）根据“变量不变达平衡”原则来进行判断。①反应为气体体积缩小的反应，N2体积分数为变量，当其体积分数保持不变时反应达平衡状态，故正确；②单位时间断裂0.3mol H- H键，同时生成0.6 molN-H键，都是指正反应速率，无法说明正逆反应速率相等，反应不一定达平衡，故错误；③反应在恒容条件下进行且所有反应物均为气体，密度不是变量，故混合气体的密度不再改变反应不一定达平衡，故错误；④2υ正(H2)=3υ逆(NH3)，说明正逆反应速率相等，反应达平衡状态，故正确；⑤混合气体的平均摩尔质量为变量，若其不再改变则反应达平衡，故正确，答案选①④⑤；