Question

13．工业合成氨的反应如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NG₃（g）．
某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN₂和2.0molH₂，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n（NH3）	0	0.24	0.36	0.40	0.40

（1）0～50s内的平均反应速率 v（N₂）=1.2×10^-3mol/（L•s）．
（2）250s时，H₂的转化率为30%．
（3）已知N≡N的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH₃过程中的热量变化92 kJ．下图能正确表示该反应中能量变化的是A．

（4）为加快反应速率，可以采取的措施b
a．降低温度            b．增大压强         c．恒容时充入He气d．恒压时充入He气     e．及时分离NH₃
（5）下列说法错误的是d
a．使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率
b．上述条件下，N₂不可能100%转化为NH₃
c．为了提高N₂的转化率，应适当提高H₂的浓度
d.250～350s生成物浓度保持不变，反应停止．

Answer 1

分析 （1）图表中0～50s内氨气的浓度变化为0.24mol，计算氨气的反应速率，速率之比等于化学方程式计量数之比计算得到氮气的反应速率；
（2）250s时，氨气生成的物质的量为0.40mol，则反应的氢气物质的量=0.6mol，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（3）反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；依据焓变判断反应图象变化；
（4）升高温度、中等压强、增大浓度、加入催化剂、增加接触面积等措施都可以加快反应速率；
（5）氢气和氮气合成氨是可逆反应一定条件下达到平衡状态，为动态平衡，两种反应物增加一种会提高另一种的转化率，催化剂改变反应速率不改变化学平衡．

解答 解：（1）图表中0～50s内氨气的浓度变化为0.24mol，计算氨气的反应速率v（NH₃）=$\frac{\frac{0.24mol}{2.0L}}{50s}$=0.0024mol/（L•s），v（NH₃）：v（N₂）=2：1，v（N₂）=$\frac{0.0024mol/（L•s）}{2}$=1.2×10^-3mol/（L•s ），
故答案为：1.2×10^-3mol/（L•s ）；
（2）250s时，氨气生成的物质的量为0.40mol，则反应的氢气物质的量=0.6mol，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.6mol}{2.0mol}$×100%=30%，
故答案为：30%；
（3）已知N≡N的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），生成1molNH₃反应过程中能量变化=$\frac{1}{2}$×946KJ/moL+$\frac{3}{2}$×436KJ/mol-3×391kJ/mol=-92KJ/mol，则生成1molNH₃过程中的热量变化位92KJ，反应为放热反应，反应物能量高于生成物的能量，反应为放热反应，正确表示该反应中能量变化的是选A，
故答案为：92；A；
（4）a．降低温度，反应速率减小，故a错误；           
 b．增大压强，反应速率增大，故b正确；        
 c．恒容时充入He气，总压增大，分压不变，平衡不变，反应速率不变，故c错误；
d．恒压时充入He气，体积增大，压强减小，反应速率减小，故d错误；   
 e．及时分离NH₃ 反应正向进行，难度减小反应速率减小，故e错误；
故答案为：b；                   
（5）a．使用催化剂是为了加快反应速率，缩短了反应达到平衡的时间，提高了生产效率，故a正确；
b．上述条件下，反应为可逆反应，N₂不可能100%转化为NH₃ ，故b正确；
c．为了提高N₂的转化率，应适当提高H₂的浓度，提高氮气的转化率，氢气转化率减小，故c正确；
d.250～350s生成物浓度保持不变，反应达到平衡状态，反应仍然进行．只是正逆反应速率相同，故d错误；
故答案为：d．

点评 本题考查了化学反应速率、化学平衡的影响因素分析判断、化学平衡移动原理的应用等知识，掌握基础是关键，题目难度中等．