题目内容

【题目】氨是化肥工业和基础有机化工的主要原料。

(1)合成氨反应过程中有关物质的化学键键能数据如下表所示:

请写出该合成氨反应的热化学方程式___。

(2)一定温度下,合成氨反应在a、b两种条件下分别达到平衡,H2的浓度随时间的变化如图所示。

①a条件下,0~5min内的平均反应速率v(N2)=___mol·L-1·min-1。

②相对a而言,b可能改变的条件是___。

(3)某化学兴趣小组向一恒温密闭容器中充入4molN2和12molH2模拟合成氨反应,平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图所示。

若体系在60MPa下达到平衡。H2的平衡分压为___MPa。(分压=总压×物质的量分数);列式计算此时的平衡常数Kp=___。(用平衡分压代替平衡浓度计算,结果保留2位有效数字)

(4)下列图示中能表示合成氨反应在恒温、恒容密闭容器中在t1时刻已经达到平衡状态的是___。

【答案】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93kJ·mol-1 0.1mol·L-1·min-1 增大N2浓度 18 0.037 b

【解析】

(1)旧键断裂吸热:945 kJ +3×436 kJ=2253kJ;新建合成放热:6×391 kJ=2346kJ;放热多,化学反应表现为放热,放出热量93kJ,热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93kJ·mol-1。

(2)a条件下,0~5min内的平均反应速率v(H2)=,根据系数比可知v(N2)=0.1mol·L-1·min-1。

a、b氢气起始浓度相同,b到达平衡的时间缩短,说明反应速率增大,平衡时氢气的浓度减小,说明平衡正向移动,所以改变的条件是增大c(N2)。

(3)①若体系在60MPa下达到平衡,相同温度下,气体的体积分数等于其物质的量的份数,则

平衡时氨气体积分数=

解得x=3

H2的平衡分压=

根据以上平衡数据计算Kp

(4)a.混合气体始终遵守质量守恒,所以质量不变不是平衡的标志;

b.N2体积分数不变说明已经平衡;

c.混合气体始终遵守质量守恒,体积不变所以密度不变不是平衡的标志;

d.化学平衡常数只与温度有关,不是平衡的标志。

答案选b。

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