Question

图a是工业合成氨在2L容器中投放相同物质的情况下，只改变某一条件时，对反应的影响示意图，图b是该反应的能量影响示意图（没有使用催化剂）．根据图示，回答下列问题：

（1）下列说法正确的是

 

．
A．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
B．使用催化剂会使E₁的数值增大
C．为了提高转化率，工业生产中反应的温度越低越好
D．图a是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且p_A＜p_B
E．为了提高转化率，工业生产中反应的温度越低越好
F．该反应的平衡常数K_A＜K_B
G．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N₂的平均速率为

n1

4t1

mol/（L?min）
（2）下列能说明该反应达到平衡状态的是

 

（填字母）
A．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2
B．v（N₂）_正=v（H₂）_逆
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
（3）一定温度下，向一个容积为2L的密闭容器中通入2molN₂和7molH₂，达到平衡时测得容器内的压强为起始时的

7

9

倍，则此温度下的平衡常数为

 

．
（4）用电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液来制取氢气，装置如图所示：电解池中的隔膜仅阻止气体通过，阴、阳两极均为惰性电极，则：
①A级为

 

，电极反应式为

 

．
②B级为

 

，电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）A．依据图象分析，反应焓变△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol，所以N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；
B．使用催化剂改变反应速率降低反应的活化能；
C．温度越低平衡正向进行，工业生产中反应速率慢，生成效率和经济效益低；
D．图a是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系，依据先拐先平压强大，结合氨气物质的量分析；
E．图a是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系先拐先平温度高，结合氨气物质的量分析；
F．该反应温度不变，反应的平衡常数随温度变化分析；
G．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，计算氨气的反应速率，依据反应速率之比等于系数之比，得到消耗N₂的平均速率=

△c

△t

；
（2）反应达到平衡状态的是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变分析，由此衍生的一些物理量也不变，以此进行判断；
（3）依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算平衡常数；起始量为amol N₂、bmol H₂、cmol NH₃（a、b、c均不为零），欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，满足转化为起始量“等量等效”分析；
（4）由图可知，CO（NH₂）₂在阳极放电生成N₂，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成；B电极生成氢气判断为氢离子得到电子生成氢气．

解答： 解：（1）A．依据图象分析，反应焓变△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol，故A正确；
B．使用催化剂改变反应速率降低反应的活化能，E₁减小，故B错误；
C．为了提高转化率，反应是放热反应，温度越低平衡正向进行，工业生产中反应速率慢，生成效率和经济效益低，故C错误；
D．图2是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系，依据先拐先平压强大，p_A＞p_B ，压强越大氨气物质的量增大，故D错误
E．图2是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系先拐先平温度高，T_A＞T_B，故E正确；
F．反应的平衡常数随温度变化，该反应温度不变，平衡常数不变，压强改变不影响平衡常数，图象中影响因素依据DE分析是温度改变，T_A＞T_B，温度越高平衡逆向进行，平衡常数K_A＜K_B，故F正确；
G．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，V（NH₃）=

n1mol 2L

t1min

=

n1

2t1

mol/L?min，反应速率之比等于系数之比，消耗N₂的平均速率=

1

2

V（NH₃）=

n1

4t1

mol/L?min，故G正确；
故答案为：AEFG；
（2）该反应达到平衡状态的标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变；
A．衡时各物质的物质的量的多少取决于起始量与转化的程度，不能作为判断达到平衡的依据，容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2，故A错误；
B．反应速率之比等于系数之比，3v（N₂）_正=v（H₂）_正，3v（N₂）_正=v（H₂）_逆，v（H₂）_正=v（H₂）_逆，说明反应达到平衡，v（N₂）_正=v（H₂）_逆
，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），反应前后气体体积变化，容器内压强保持不变说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．反应前后质量不变，体积不变，混合气体的密度在反应过程中和平衡状态下相同，所以混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故答案为：C；
（3）一定温度下，向一个容积为2L的密闭容器中通入2molN₂和7molH₂，则依据平衡三段式列式计算，设氮气消耗物质的量为x；
              N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g），
起始量（mol/L） 2      7         0
变化量（mol/L） x     3x         2x
平衡量（mol/L） 2-x   7-3x       2x
达到平衡时测得容器内的压强为起始时的

7

9

倍，气体物质的量之比等于压强之比；2-x+7-3x+2x=

7

9

（2+7）
x=1
平衡常数K=

( 2 2 )2

1 2 ×( 7-3 2 )3

=0.25，故答案为：0.25；
（4）①CO（NH₂）₂在A极放电生成N₂，反应方程式为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故答案为：阳极，CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
②B电极生成氢气判断为氢离子得到电子生成氢气，是阴极，电极反应方程式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：阴极；2H⁺+2e^-=H₂↑．

点评：本题考查了热化学方程式书写方法，化学平衡影响因素分析判断，平衡常数、反应速率计算应用，等效平衡状态的分析方法，盐类水解的应用，掌握基础是关键，题目难度中等．