题目内容

3.工业合成氨反应:N2+3H2?2NH3是一个放热的可逆反应,反应条件是高温、高压,并且需要合适的催化剂.已知形成1mol H-H键、1mol N-H键、1mol N≡N键放出能量分别为436kJ、391kJ、946kJ.则:
(1)若1mol N2完全反应生成NH3可放出(填“吸收”或“放出”)热量92kJ.
(2)如果将1mol N2和3mol H2混合,使其充分反应,放出的热量总小于上述数值,其原因是合成氨是可逆反应,反应物不能完全转化.
(3)实验室模拟工业合成氨时,在容积为2L的密闭容器内,反应经过10min后,生成10mol NH3,则用N2表示的化学反应速率为0.25mol/(L•min).
(4)一定条件下,当合成氨的反应达到化学平衡时,下列说法正确的是acf.
a.正反应速率和逆反应速率相等
b.正反应速率最大,逆反应速率为0
c.N2的转化率达到最大值
d.N2和H2的浓度相等
e.N2、H2和NH3的体积分数相等
f.反应达到最大限度
(5)在四个不同容器中,不同条件下进行合成氨反应.根据在相同时间内测定的结果,判断该反应的速率由大到小的顺序是A(用编号填写).
A.V(NH3)=0.5mol•L-1-•min-1           B.V(H2)=0.3mol•L-1-•min-1
C.V(N2)=0.2mol•L-1-•min-1        D.V(H2)=0.01mol•L-1-•s-1.

分析 (1)△H=反应物键能和-生成物键能和;
(2)合成氨是可逆反应,反应物不能完全转化;
(3)v(NH3)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$,$\frac{v({N}_{2})}{v(N{H}_{3})}$=$\frac{1}{2}$,据此求算;
(4)化学平衡状态是正逆反应速率相等,各组分浓度保持不变的状态,反应达到最大限度,据此分析;
(5)同一化学反应中,同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比;先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较,从而确定选项,注意单位是否相同.

解答 解:(1)△H=反应物键能和-生成物键能和,反应N2+3H2?2NH3中△H=(946+3×436-6×391)kJ/mol=-92kJ/mol,所以正反应放热,
故答案为:放出;92;
(2)合成氨是可逆反应,反应物不能完全转化,
故答案为:合成氨是可逆反应,反应物不能完全转化;
(3)v(NH3)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{10mol}{2L}}{10min}$=0.5mol/(L•min),$\frac{v({N}_{2})}{v(N{H}_{3})}$=$\frac{1}{2}$,所以v(N2)=0.25mol/(L•min),
故答案为:0.25mol/(L•min);
(4)a.正反应速率和逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,正确; 
b.正反应速率最大,逆反应速率为0,是指反应开始时的状态,反应没有达到平衡状态,错误;
c.N2的转化率达到最大值,说明反应达到平衡状态,正确; 
d.N2和H2的浓度相等,反应不一定达到平衡状态,错误; 
e.N2、H2和NH3的体积分数相等,与平衡状态无关,错误;
f.反应达到最大限度,说明反应达到平衡状态,正确;
故答案为:acf;
(5)反应为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),以氢气的反应速率为标准进行判断;
A、V(NH3)=0.5mol/(L•min),反应速率之比等于其计量数之比,所以ν(H2)=0.75mol/(L•min);
B、ν(H2)=0.3mol/(L•min);
C、ν(N2)=0.2mol/(L•min),反应速率之比等于其计量数之比,所以ν(H2)=0.6mol/(L•min);
D、ν(H2)=0.01mol/(L•S)=0.6mol/(L•min).
所以反应速率最快的是A;
故选A.

点评 本题考查了据键能计算焓变、可逆反应的焓变、化学反应速率的计算及大小比较、化学平衡状态的判断,题目难度不大.

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