题目内容

11.随着世界粮食需求量的增长,农业对化学肥料的需求量越来越大,其中氮肥是需求量最大的一种化肥.而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础,其原理为:
N2+3H2?2NH3
(1)在N2+3H2?2NH3的反应中,一段时间后,NH3的浓度增加了0.9mol•L-1.用N2表示其反应速率为0.15mol•L-1•s-1,则所经过的时间为B;
A.2s          B.3s        C.4s         D.6s
(2)下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率,其中反应最快的是B;
A.v(H2)=0.1mol•L-1•min-1          
B.v(N2)=0.1mol•L-1•min-1
C.v(NH3)=0.15mol•L-1•min-1        
D.v(N2)=0.002mol•L-1•min-1
(3)在一个恒温恒容的密闭容器中,可逆反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0达到平衡的标志是②③⑥⑧(填编号)
①反应速率v(N2):v(H2):v(NH3)=1:3:2      
②各组分的物质的量浓度不再改变③体系的压强不再发生变化                     
④混合气体的密度不变
⑤单位时间内生成n mol N2的同时,生成3n mol H2     
⑥2V(N2正)=V(NH3逆)
⑦单位时间内3mol H-H键断裂的同时2mol N-H键也断裂
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变.

分析 (1)利用速率之比等于化学计量数之比,根据N2表示的平均反应速率v(N2)计算速率v(NH3),再根据速率定义计算反应时间;
(2)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;
(3)当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态.

解答 解:(1)由于v(N2)=0.15mol/(L•s),速率之比等于化学计量数之比,所以v(NH3)=2v(N2)=2×0.15mol/(L•s)=0.3mol/(L•s),
所以反应所经历的时间为$\frac{0.9mol/L}{0.3mol/(L•s)}$=3s.
故答案为:B;
(2)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.ν(H2)=0.1mol/(L•min);
B.(N2)=0.1mol/(L•min),反应速率之比等于其计量数之比,所以ν(H2)=0.3mol/(L•min);
C.V(NH3)=0.15mol/(L•min),反应速率之比等于其计量数之比,所以ν(H2)=0.225mol/(L•min);
D.ν(N2)=0.002mol/(L•min),反应速率之比等于其计量数之比,所以ν(H2)=0.003mol/(L•min);
所以反应速率最快的是B,
故答案为:B;
(3)①反应速率之比等于化学计量数之比,无论是否达到平衡状态都存在反应速率v(N2):v(H2):v(NH3)=1:3:2,不能用于判断是否破坏,故错误;      
②各组分的物质的量浓度不再改变,可说明正逆反应速率相等,达到破坏状态,故正确;
③体系的压强不再发生变化,说明正逆反应速率相等,达到破坏状态,故正确;                     
④因气体的质量不变,容器的体积不变,则无论是否达到破坏,混合气体的密度都不变,故错误;
⑤单位时间内生成n mol N2的同时,生成3n mol H2,都为逆反应,不能说明正逆反应速率相等,故错误;     
⑥2V(N2正)=V(NH3逆),可说明正逆反应速率相等,达到破坏状态,故正确;
⑦单位时间内3mol H-H键断裂的同时2mol N-H键也断裂,正逆反应速率不等,没有达到破坏状态,故错误;
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明气体的总物质的量不变,可说明达到破坏状态,故正确.
故答案为:②③⑥⑧.

点评 本题考查较为综合,涉及化学平衡状态的判断、速率的计算以及大小的比较,为高频考点,侧重于学生的分析、计算能力的考查,解题时须注意判断平衡状态的标志和角度.

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