题目内容
科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法．曾实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3．相应的热化学方程式如下：N2（g）+3H2O（1）?2NH3（g）+
| 3 |
| 2 |
回答下列问题：
Ⅰ．请在答题纸里如右图所示的坐标中，画出上述在有催化剂和无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行标注（标注出“反应物”、“生成物”、“有催化剂”、“无催化剂”、“△H”）．
Ⅱ．目前工业合成氨的原理是：
N2（g）+3H2（g）
| 20-50MPa |
| 500℃、铁触媒 |
（1）某条件下，在容积为2.0L的密闭容器中充入0.6mol N2（g）和1.60mol H2（g），经过2min反应达到平衡，此时NH3的物质的量分数（NH3的物质的量与反应体系中各物质的物质的物质的量之和的比）为
| 4 |
| 7 |
①该条件下反应合成氨的反应达到平衡时，平衡常数K的表达式
②反应在2min内N2的平均反应应速率为
③该条件下H2的平衡转化率为
④670K、30MPa下n（NH3）和n（H2）随时间变化的关系图，下列叙述正确的是
A．a点的正反应速率比b点的大
B．c点处反应达到平衡
C．d点（t1时刻）和e点（t2时刻）处n（N2）不一样
D．其它条件不变，773K下反应至t1时刻，n（H2）比图中d点的值大
（2）将反应得到氨气液化为液氨，已知液氨中存在着下列平衡：2NH3?NH4++NH2-．科学家在液氨中加入氢氧化铯（CsOH）和特殊的吸水剂，使液氨中的NH4+生成N4分子，请写出液氨与氢氧化铯反应的化学方程式：
考点：化学平衡的计算,物质的量或浓度随时间的变化曲线
专题：化学平衡专题
分析：I催化剂通过改变反应的活化能，加快反应速率，不影响化学平衡移动的方向；
Ⅱ（1）①平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值；
②根据NH3的物质的量分数为
，计算N2浓度的变化量，得到答案；
③根据计算出的H2变化量，计算出转化率；
④根据图象中图象的变化来判断个选项；
（2）根据液氨的电离产物和题目给出的反应物来推断反应方程式．
Ⅱ（1）①平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值；
②根据NH3的物质的量分数为
| 4 |
| 7 |
③根据计算出的H2变化量，计算出转化率；
④根据图象中图象的变化来判断个选项；
（2）根据液氨的电离产物和题目给出的反应物来推断反应方程式．
解答：
解：I加入催化剂可以降低反应的活化能，从而能够降低反应的能量，同时又能加快反应速率，达到化学平衡的所需时间减小，但是不影响反应中的热效应，故答案为：
；
Ⅱ．（1）①平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值，故答案为：K=
；
②c（N2）=0.3mol/L，c（H2）=0.8mol/L，设N2转化的浓度为xmol/L，列出三段式：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）
起始浓度（mol/L） 0.3 0.8 0
转化浓度（mol/L） x 3x 2x
平衡浓度（mol/L） 0.3-x 0.8-3x 2x
NH3的物质的量分数为
=
，x=0.2mol/L，v（N2）=
=0.1 mol．L-1．min-1，故答案为：0.1 mol．L-1．min-1；
③H2转化浓度为0.6mol/L，H2转化率为
×100%=75%，故答案为：75%；
④A．a、b、c三点均向正反应方向移动，故正反应速率大于逆反应速率，A正确；
B．当两种物质的物质的量不变时，达到化学平衡状态，所以，c点未达平衡状态，B错误；
C．d、e均达到化学平衡状态，故各物质的物质的量不再发生变化，C错误；
D．△H＜0，反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，故773K时，n（H2）大于图中d点，D正确；
故答案为：AD；
（2）因为Cs+是阳离子，必须要找阴离子配对，阴离子题目提示了，2NH3?NH4++NH2-，所以为：CSNH2．产物还有N4、H2O（因为用到了吸水剂），看元素组成，右边H比较少，一般就是想到H2，反应为8NH3+4CsOH=N4+4CsNH2+6H2↑+4H2O，故答案为：8NH3+4CsOH=N4+4CsNH2+6H2↑+4H2O．
；Ⅱ．（1）①平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值，故答案为：K=
| c(NH3)2 |
| c(N2)．c(H2)3 |
②c（N2）=0.3mol/L，c（H2）=0.8mol/L，设N2转化的浓度为xmol/L，列出三段式：
N2（g）+3H2（g）
| 高温高压 |
| 铁触媒 |
起始浓度（mol/L） 0.3 0.8 0
转化浓度（mol/L） x 3x 2x
平衡浓度（mol/L） 0.3-x 0.8-3x 2x
NH3的物质的量分数为
| 2x |
| 0.3-x+0.8-3x+2x |
| 4 |
| 7 |
| 0.2mol/L |
| 2min |
③H2转化浓度为0.6mol/L，H2转化率为
| 0.6mol/L |
| 0.8mol/L |
④A．a、b、c三点均向正反应方向移动，故正反应速率大于逆反应速率，A正确；
B．当两种物质的物质的量不变时，达到化学平衡状态，所以，c点未达平衡状态，B错误；
C．d、e均达到化学平衡状态，故各物质的物质的量不再发生变化，C错误；
D．△H＜0，反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，故773K时，n（H2）大于图中d点，D正确；
故答案为：AD；
（2）因为Cs+是阳离子，必须要找阴离子配对，阴离子题目提示了，2NH3?NH4++NH2-，所以为：CSNH2．产物还有N4、H2O（因为用到了吸水剂），看元素组成，右边H比较少，一般就是想到H2，反应为8NH3+4CsOH=N4+4CsNH2+6H2↑+4H2O，故答案为：8NH3+4CsOH=N4+4CsNH2+6H2↑+4H2O．
点评：本题考查学生化学平衡和化学反应速率的有关知识，综合性较强，难度较大．
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