Question

合成氨反应的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92kJ/mol．向一个容积为2L的密闭容器中加入xmolN₂和ymolH₂，在一定条件下发生反应．
（1）反应过程中测得NH₃的物质的量随时间变化情况如图甲所示，请计算：
①从反应开始到平衡这段时间内，

.

v

（H₂）=

0.0375mol?L^-1?min^-1

；反应过程中放出的热量是

9.2

kJ．
②若平衡后容器中还有0.1molN₂、0.2molH₂，则N₂的转化率为

50%

，NH₃的体积分数φ=

40%

．
（2）向上述密闭容器中再通入zmolNH₃，保持温度和压强不变，要使平衡混合物中NH₃的体积分数仍为φ，还需加入N₂

z

10

mol．
（3）在其他条件不变的情况下，改变N₂的起始物质的量n（N₂） 对反应的影响如图乙所示（T表示温度），请回答：
①若T₁对应温度为500℃，则T₂对应温度可能是

D

（填字母）．
A．600℃；B．550℃；C．500℃；D．450℃
②在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物H₂转化率最高的是

c

点．

Answer 1

分析：（1）由图可知，平衡时生成0.2molNH₃，v（NH₃）=

0.2mol 2L

4min

=0.025mol/（L．min），
①反应速率之比等于化学计量数之比，反应放出的热量与参加反应的物质的量成正比；
②平衡后容器中还有0.1molN₂、0.2molH₂，氮气的起始量为0.1mol+0.2mol×

1

2

=0.2mol，以此计算；
（2）再通入zmolNH₃，保持温度和压强不变，要使平衡混合物中NH₃的体积分数仍为φ，两种状态下的起始量之比相等；
（3）①由图可知，起始量相同时，T₂对应氨气的含量高，且该反应为放热反应，降低温度有利于氨气的生成；
②a、b、c三点所处的平衡状态中，温度相同，氮气越多，氢气的转化率越大．

解答：解：（1）由图可知，平衡时生成0.2molNH₃，v（NH₃）=

0.2mol 2L

4min

=0.025mol/（L．min），
①反应速率之比等于化学计量数之比，则

.

v

（H₂）=0.025mol/（L．min）×

3

2

=0.0375 mol?L^-1?min^-1，
反应放出的热量与参加反应的物质的量成正比，放出的热量为92kJ/mol×

0.2mol

2

=9.2kJ，
故答案为：0.0375 mol?L^-1?min^-1；9.2；
②平衡后容器中还有0.1molN₂、0.2molH₂，由平衡时生成0.2molNH₃，转化的氮气为0.1mol，氮气的起始量为0.1mol+0.2mol×

1

2

=0.2mol，
则N₂的转化率为

0.1mol

0.2mol

×100%=50%，NH₃的体积分数φ=

0.2mol

0.1mol+0.2mol+0.2mol

×100%=40%，故答案为：50%；40%；
（2）再通入zmolNH₃，保持温度和压强不变，要使平衡混合物中NH₃的体积分数仍为φ，两种状态下的起始量之比相等，
起始的氮气为0.2mol，起始的氢气为0.2mol+0.3mol=0.5mol，比值为2：5，则设还需加氮气xmol建立的平衡等效，则（x+

z

2

）：

3z

2

=2：5，解得x=

z

10

，
故答案为：

z

10

；
（3）①由图可知，起始量相同时，T₂对应氨气的含量高，且该反应为放热反应，降低温度有利于氨气的生成，即T₂对应稳定温度低于500℃，故答案为：D；
②a、b、c三点所处的平衡状态中，温度相同，氮气越多，氢气的转化率越大，c点氮气最大，则氢气的转化率最大，故答案为：c．

点评：本题考查化学平衡的计算，注意分析物质的量和浓度随时间的变化曲线，把握图中线、面的含义及反应速率的计算、转化率的计算等即可解答，侧重学生分析能力及计算能力的考查，（2）中等效平衡为解答的难点，题目难度中等．