题目内容

7.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,工业上合成氨反应通常用铁触媒作催化剂,反应方程式为:N2+3H2?2NH3△H<0.
(1)已知N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ•mol-1,拆开1mol H-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、946kJ,则拆开1molN-H键需要的能量是391kJ.
(2)合成氨反应达到平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是CE(填字母序号).
A.c(H2)减小             B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.NH3的物质的量增加     D.平衡常数K增大       E.平衡向正方向移动
(3)如图1所示,在甲、乙两容器中分别充入1molN2和3molH2,使甲、乙两容器初始容积相等.在相同温度下发生反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),并维持反应过程中温度不变.已知甲容器中H2的转化率随时间变化的图象如图2所示,请在图2中画出乙容器中H2的转化率随时间变化的图象.
(4)若反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)在一容积固定不变的容器内进行,并维持反应过程中温度不变.若平衡从正向建立,且起始时N2与H2的物质的量分别为amol、bmol,当a:b=1:3时,达到平衡后NH3的体积分数最大.

分析 (1)反应热=反应物总键能-生成物总键能;
(2)其他条件不变,平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$,压强增大,正、逆反应速率都增大,但正反应速率增大更多,平衡向正反应方向移动,生成物的浓度增大,由于温度不变,则平衡常数不变,结合平衡常数可知,平衡时反应物各组分的浓度都增大;
(3)甲为恒温恒容,乙为恒温恒压,随反应进行混合气体物质的量减小,平衡时甲中压强减小,乙中平衡等效再甲平衡基础上增大压强,反应速率加快,达平衡时缩短,平衡正向移动,氢气的转化率增加;
(4)若平衡从正向建立,要想达平衡时生成物的体积分数最大,则投料量之比应等于反应物的化学计量数之比.

解答 解:(1)设拆开1molN-H键需要的能量是x kJ,则:
3×436kJ+946kJ-6×x kJ=-92,
解得x=391,
故答案为:391kJ;
(2)A.平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$,压强增大,平衡向正反应方向移动,生成物的浓度增大,由于平衡常数不变,结合平衡常数可知,平衡时反应物各组分的浓度都增大,故A错误;
B.压强增大,正、逆反应速率都增大,但正反应速率增大更多,故B错误;
C.压强增大,平衡向正反应方向移动,NH3的物质的量增加,故C正确;
D.平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,故D错误;
E.正反应为气体体积减小的反应,压强增大,平衡向正反应方向移动,故E正确;
故答案为:CE;
(3)甲为恒温恒容,乙为恒温恒压,随反应进行混合气体物质的量减小,平衡时甲中压强减小,乙中平衡等效再甲平衡基础上增大压强,反应速率加快,达平衡时缩短,平衡正向移动,氢气的转化率增加,故乙容器中H2的转化率随时间变化的图象为:,
故答案为:;
(4)若平衡从正向建立,要想达平衡时生成物的体积分数最大,则投料量之比应等于反应物的化学计量数之比,所以a:b=1:3,
故答案为:1:3.

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、键能与反应热关系等,侧重于化学平衡移动的综合考查,题目难度中等.

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