Question

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)，500K、30MPa下n(NH₃)、n(H₂)和n(N₂)随时间变化的关系如图所示。请回答下列问题：

（1）上图中属于氢气物质的量随时间变化的曲线是                (填“I”、“II”或“Ⅲ”)。

（2）关于t₂时刻的说法正确的是

A．t₂时该反应达到平衡状态

b．t₂时II和III代表的物质反应速率相同

c．t₂时氢气、氮气与氨气的反应速率之比为3:1:2

D．t₂时氨气与氢气的物质的量相同

（3）对于II所代表的物质，其逆反应速率最大的点是__________(填“c”、“d”或“g”)；对于I所代表的物质，其正反应速率最小的点是___________ (填“a”、“e”或“f”)。

（4）其他条件不变，只改变温度，在改变的这个温度下反应至t₃时刻，此时n(H₂)比图象中的值大，那么该温度可能是____________(填序号）

A．673 K    B．273 K     C．373 K

（5）在密闭容器中充入2 mol N₂和6 mol H₂，—定条件下建立平衡：N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g) △H=-92.2kJ/mol，测得 N₂ 的转化率为 90%,则在此条件下，反应放出的热量为___________kJ。若与上述反应的温度和体积相同时，向密闭容器中充入4 mol NH₃，则达平衡后，反应_________(填“放出”或“吸收”）的热量为___________kJ。

Answer

（1）III；（2）CD；（3）g，f；（4）A；（5）165.96，吸收，18.44

【解析】

试题分析：（1）氢气是反应物，其物质的量减少，且其减少量与氮气之比为3：1，可以判断属于氢气物质的量随时间变化的曲线是Ⅲ。

（2）t2时刻氢气和氨气的物质的量相等，但随后发生变化，所以反应未达到平衡状态，A项错误；B．t2时刻氢气和氨气的物质的量相等，反应速率不同，B项错误；各物质反应速率之比等于化学计量数之比，C项正确；t2时刻氢气和氨气的物质的量相等，D项正确；答案选CD。

（3）合成氨开始后，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，到平衡后，正逆反应速率相等，正反应速率最小，逆反应速率增大，则答案为：g；f。

（4）合成氨反应是放热反应，温度改变后，n（H2）比图象中的值大，说明平衡逆向移动，温度升高平衡逆向移动，温度高于500K，答案选A。

（5）参加反应的氮气的物质的量为90%×2mol=1.8mol，放热1.8mol×92.2KJ/mol=165.96KJ；在相同容器中充入2mol N2和6mol H2与充入4mol NH3达到平衡状态后，各物质浓度相同，充入2mol N2和6mol H2时，平衡后氮气有0.2mol，氢气有0.6mol、氨气有3.6mol，则加入4mol氨气，只反应0.4mol，生成2mol氨气放热92.2KJ，分解2mol氨气吸热92.2KJ，分解0.4mol氨气吸热0.4mol×92.2kJ÷2=18.44kJ。

考点：考查化学图像的分析与判断，化学反应速率及化学平衡。