Question

13．工業(yè)合成氨的反應：N₂+3H₂?2NH₃是一個可逆反應，應條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑．已知形成1 mol H-H鍵、1 mol N-H鍵、1mol N三N鍵放出的能量分別為436 kJ、391 kJ、946 kJ．則：
（1）若1 mol N₂完全反應生成NH₃可放出（填“吸收”或“放出”）熱量92kJ． 
（2）如果將1 mol N₂和3 mol H₂混合，使其充分反應，放出的熱量總小于上述數(shù)值，其原因是合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉化．
（3）實驗室模擬工業(yè)合成氨時，在容積為2L的密閉容器內，反應經(jīng)過10 min后，生成10 mol NH₃，則用N₂表示的化學反應速率為0.25mol/L/min． 
（4）一定條件下，當合成氨的反應達到化學平衡時，下列說法正確的是acf． 
a．正反應速率和逆反應速率相等 
b．正反應速率最大，逆反應速率為0 
c．N₂的轉化率達到最大值 
d．N₂和H₂的濃度相等 
e．N₂、H₂和NH₃的體積分數(shù)相等 
f．反應達到最大限度．

Answer 1

分析 （1）△H=反應物鍵能和-生成物鍵能和；
（2）合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉化；
（3）v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$，$\frac{v（{N}_{2}）}{v（N{H}_{3}）}$=$\frac{1}{2}$，據(jù)此求算；
（4）化學平衡狀態(tài)是正逆反應速率相等，各組分濃度保持不變的狀態(tài)，反應達到最大限度，據(jù)此分析．

解答 解：（1）△H=反應物鍵能和-生成物鍵能和，反應N₂+3H₂?2NH₃中△H=（946+3×436-6×391）kJ/mol=-92kJ/mol，所以正反應放熱，故答案為：放出；92；
（2）合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉化，故答案為：合成氨是可逆反應，反應物不能完全轉化；
（3）v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{10mol}{2L}}{10min}$=0.5mol/（L•min），$\frac{v（{N}_{2}）}{v（N{H}_{3}）}$=$\frac{1}{2}$，所以v（N₂）=0.25mol/（L•min），故答案為：0.25；
（4）a．正反應速率和逆反應速率相等，說明反應達到平衡狀態(tài)，正確； 
b．正反應速率最大，逆反應速率為0，是指反應開始時的狀態(tài)，反應沒有達到平衡狀態(tài)，錯誤；
c．N₂的轉化率達到最大值，說明反應達到平衡狀態(tài)，正確； 
d．N₂和H₂的濃度相等，反應不一定達到平衡狀態(tài)，錯誤； 
e．N₂、H₂和NH₃的體積分數(shù)相等，與平衡狀態(tài)無關，錯誤；
f．反應達到最大限度，說明反應達到平衡狀態(tài)，正確；
故答案為：acf．

點評 本題考查了據(jù)鍵能計算焓變、可逆反應的焓變、化學反應速率的計算、化學平衡狀態(tài)的判斷，題目難度不大．