Question

合成氨的热化学方程式为 N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H=−92.4 kJ/mol。现将l mol N₂(g)、3 mol H₂(g)充入一容积为2 L的密闭容器中，在500℃下进行反应，10 min 时达到平衡，NH₃的体积分数为，下列说法中正确的是

A．若达到平衡时，测得体系放出9.24 kJ热量，则H₂反应速率变化曲线如图甲所示

B．反应过程中，混合气体平均相对分子质最为M，混合气体密度为d，混合气体压强为p，三者关系如图乙

C．如图丙所示，容器I和II达到平衡时，NH₃的体积分数为，则容器I放出热量与容器II吸收热量之和为92.4 kJ

D．若起始加入物料为1 mol N₂，3 mol H₂，在不同条件下达到平衡时，NH₃的体积分数变化如图丁所示

Answer

C

【解析】本题考查了平衡移动图象、等效平衡、外界对平衡及反应速率的影响等。反应开始速率相对较快，达平衡前反应速率相对较慢，所以反应速率应为由高到低，达到平衡时放出的热量为9.24 kJ，由热化学方程式可知，参加反应的氢气的物质的量为0.3 mol，10 min内氢气的平均速率为0.015 mol/(L•min)，反应速率应为由高到低，故A错。混合气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度为定值，随反应进行、混合气体的物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大、混合气体的压强降低，故B错。恒温恒容下，容器Ⅱ中按化学计量数转化为N2、H2，可得N2 1 mol、H2 3 mol，容器Ⅰ、容器Ⅱ内为等效平衡，两种途径中达到平衡时，NH3的体积分数均为，平衡时容器内对应各物质物质的量相等，令平衡时容器内N2为n mol，则容器Ⅰ中放出的热量为(1−n) mol×92.4 kJ/mol=92.4(1−n) kJ，容器Ⅱ内吸收的热量为n mol×92.4 kJ/mol=92.4n kJ，容器Ⅰ中放出的热量与Ⅱ中吸收的热量之和为92.4(1−n) kJ+92.4nkJ=92.4 kJ，故C正确。若起始加入物料为1 mol N2，3 mol H2，在不同条件下达到平衡时，比较500℃、2 L与500℃、1 L，体积小压强大，反应速率快，达到平衡时间短，平衡向正反应移动，平衡时NH3的体积分数相对较大；比较500℃、2 L与400℃、2 L，温度增大，反应速率快，达到平衡时间短，平衡向逆反应移动，平衡时NH3的体积分数相对较小，故D错。