Question

下图表示氮及其化合物在一定条件下的转化关系：

（1）根据反应I，在500℃、20MPa时，将N₂和H₂通入到体积为2 L的密闭容器中，反应过程中各种物质的物质的量变化如右图所示:

（1）10 min内用NH₃表示该反应的平均速率，v(NH₃)=            。

（2）在10~20min内NH₃浓度变化的原因可能是            (填字母)。

a.加了催化剂

b.降低温度

c.增加NH₃的物质的量

（3）该可逆反应达到平衡的标志是_______(填字母)。

a．3v(H₂)_正 = 2v(NH₃)_逆

b．混合气体的密度不再随时间变化

c．容器内的总压强不再随时间而变化

d． N₂、H₂、NH₃的分子数之比为1∶3∶2

（4）第一次平衡时，平衡常数K₁＝        (用数学表达式表示)。

（5）反应I：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH=–92.4 kJ•mol^－1

如图所示反应I中平衡混合气中NH₃的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L(L₁、L₂)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是____________(填“温度”或“压强”)，判断L₁、L₂的大小关系并说明理由_______                      。

（6）反应II其中一步反应为

2NH₃ (g)+3Cl₂(g) =N₂ (g) +6HCl(g)  ΔH=–462 kJ•mol^－1

已知：

断开1 mol H–N键与断开1 mol H–Cl键所需能量相差约为_________ kJ。

Answer

（1）v(NH3)=0.005mol/(L·min)

（2）a（3）c（4）

（5）压强；L1＜L2,合成氨的反应是放热反应，压强相同时，温度升高，平衡逆向移动，氨的体积分数减小（6）41

【解析】

试题分析：（1）反应速率==0.005mol/(L．min)；

（2）由图可知，0-10分钟内△n(N2)=0.025mol×2=0.05mol；10-20分钟内△n′(N2)=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物质的量之比，所以，0-10分钟与10到20分钟两个时间段中，N2的反应速率之比为0.05mol：0.1mol=1：2；由图象可知各组分物质的量变化增快，且10min时变化是连续的，20min达平衡时，△n′(N2)=0.025mol×4=0.1mol，△n(H2)=0.025mol×12=0.3mol，△n(NH3)=0.025mol×8=0.2mol，物质的量变化之比等于化学计量数之比，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明10min可能改变的条件是使用催化剂，故答案为a；

（3）反应N2(g)+3H2(g)=2NH3；a．当2v(H2)正 = 3v(NH3)逆时才能作为平衡的判断，故错误；b．混合气体的质量不变，气体的体积不变，故密度始终不变，若密度不再随时间变化，不能说明平衡，故错误；c．容器内前后气体的物质的量有变化，说明压强时变量，总压强不再随时间而变化，说明平衡，故正确；d．N2、H2、NH3的分子数之比为1：3：2任何时刻都成立，故错误；

（4）化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，所以其平衡常数K==；

（5）N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92kJ•mol-1为放热反应，若升高温度平衡逆向移动，前期的体积分数减小，与图象矛盾；若增大压强，平衡向正向移动，氨气的体积分数增大，故改变条件为压强；压强相同时，温度升高，平衡逆向移动，氨的体积分数减小，L1＜L2；

（6）设1molH-N键能为x，1molH-Cl键能为y，根据△H=反应物键能之和-生成物键能之和，-462=6x+3×243-(945+6y)，x-y=41kJ。

考点：考查化学反应速率、化学平衡的计算、平衡移动以及平衡状态的判断。