题目内容
氮的固定是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程．据报道，常温、常压、光照条件下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成的主要产物为NH3，相应的热化学方程式为：2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g）△H=+1530.0kJ/mol．目前工业合成氨的原理是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ/mol．回答下列问题：
（1）写出表示氢气燃烧热的热化学方程式
（2）在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应，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．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
C．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
D．单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键
E．反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化
（3）在一定温度下，向容积不变（始终为10L）的密闭容器中加入2mol N2、8mol H2及固体催化剂．10分钟后反应达到平衡状态，容器内气体压强变为起始的80%，10分钟内用氮气的浓度表示的化学反应速率为
（4）原料气H2可通过反应 CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）获取，已知该反应中，当初始混合气中的
| n(H2O) |
| n(CH4) |
①图中，两条曲线表示压强的关系是：P1
②该反应为
考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断,产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线
专题：化学平衡专题
分析：（1）已知①2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ/mol，利用盖斯定律将
可得氢气燃烧的热化学方程式；
（2）达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，以此衍生的一些物理量也不变，以此判断是否达到平衡状态；
（3）令参加反应的氮气的物质的量为amol，利用三段式表示出各物质的变化量、平衡时物质的量，利用压强之比等于物质的量之比列方程计算a，依据反应速率概念就是V=
，转化率=
×100%，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积计算得到；
（4）①依据图象变化分析，相同温度下，CH4（g）+H2O （g）═CO（g）+3H2（g），反应是气体体积增大的反应，压强越大，平衡逆向进行，甲烷平衡含量越高；
②压强一定，温度升高，甲烷平衡含量减小，平衡正向进行，依据平衡移动原理分析判断．
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ/mol，利用盖斯定律将
| ②×2-① |
| 6 |
（2）达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，以此衍生的一些物理量也不变，以此判断是否达到平衡状态；
（3）令参加反应的氮气的物质的量为amol，利用三段式表示出各物质的变化量、平衡时物质的量，利用压强之比等于物质的量之比列方程计算a，依据反应速率概念就是V=
| △c |
| △t |
| 消耗量 |
| 起始量 |
（4）①依据图象变化分析，相同温度下，CH4（g）+H2O （g）═CO（g）+3H2（g），反应是气体体积增大的反应，压强越大，平衡逆向进行，甲烷平衡含量越高；
②压强一定，温度升高，甲烷平衡含量减小，平衡正向进行，依据平衡移动原理分析判断．
解答：
解：（1）已知①2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ/mol，利用盖斯定律将
可得H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H=-286.0 kJ/mol，
故答案为：H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H=-286.0 kJ/mol；
（2）A．混合气体的压强不再发生变化，在恒温恒容密闭容器中，因为合成氨是气体分子数目减小的反应，混合气体的压强不再发生变化，说明达到平衡状态，故A正确；
B．反应前后气体的物质的量不相等，混合气体的相对分子质量不再发生变化，可说明气体的总物质的量不变，说明达到平衡状态，故B正确；
C．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，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可能只是某一时刻的比值，不能证明是否达到平衡，故C错误；
D．无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键，不能说明达到平衡状态，故D错误；
E．反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化，说明各物质浓度不变，反应达到平衡状态，故E正确．
故答案为：ABE；
（3）令参加反应的氮气的物质的量为amol，则：
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）
开始（mol）：2 8 0
转化（mol）：a 3a 2a
平衡（mol）：2-a 8-3a 2a
故2-a+8-3a+2a=（2+8）×80%，解得a=1
氮气的反应速率=
=0.01 mol?L-1?min-1；
氮气的转化率=
×100%=50%；
平衡常数K=
=3.2 L2/mol2
故答案为：0.01 mol?L-1?min-1； 50%；3.2 L2/mol2
（4）①依据图象变化分析，相同温度下，CH4（g）+H2O （g）═CO（g）+3H2（g），反应是气体体积增大的反应，压强越大，平衡逆向进行，甲烷平衡含量越高，所以P2＞P1；故答案为：＜；
②压强一定，温度升高，甲烷平衡含量减小，平衡正向进行，正反应为吸热反应，故答案为：吸热．
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ/mol，利用盖斯定律将
| ②×2-① |
| 6 |
| 1 |
| 2 |
故答案为：H2（g）+
| 1 |
| 2 |
（2）A．混合气体的压强不再发生变化，在恒温恒容密闭容器中，因为合成氨是气体分子数目减小的反应，混合气体的压强不再发生变化，说明达到平衡状态，故A正确；
B．反应前后气体的物质的量不相等，混合气体的相对分子质量不再发生变化，可说明气体的总物质的量不变，说明达到平衡状态，故B正确；
C．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，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可能只是某一时刻的比值，不能证明是否达到平衡，故C错误；
D．无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键，不能说明达到平衡状态，故D错误；
E．反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化，说明各物质浓度不变，反应达到平衡状态，故E正确．
故答案为：ABE；
（3）令参加反应的氮气的物质的量为amol，则：
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）
开始（mol）：2 8 0
转化（mol）：a 3a 2a
平衡（mol）：2-a 8-3a 2a
故2-a+8-3a+2a=（2+8）×80%，解得a=1
氮气的反应速率=
| ||
| 10min |
氮气的转化率=
| 1mol |
| 2mol |
平衡常数K=
(
| ||||
|
故答案为：0.01 mol?L-1?min-1； 50%；3.2 L2/mol2
（4）①依据图象变化分析，相同温度下，CH4（g）+H2O （g）═CO（g）+3H2（g），反应是气体体积增大的反应，压强越大，平衡逆向进行，甲烷平衡含量越高，所以P2＞P1；故答案为：＜；
②压强一定，温度升高，甲烷平衡含量减小，平衡正向进行，正反应为吸热反应，故答案为：吸热．
点评：本题考查较综合，涉及知识点较多，涉及通过图象分析化学反应速率、化学平衡及计算、平衡常数的计算应用以及热化学方程式和盖斯定律计算等问题，主要是图象分析判断，平衡移动原理的理解应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，需要学生较强的观察能力及思维能力，难度中等．
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