Question

13．德國人發(fā)明了合成氨反應(yīng)，其原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；已知298K時(shí)，△H=-92.4kJ•mol^-1，在500℃，20Mpa時(shí)，將氮?dú)夂蜌錃馔ㄈ氲襟w積為2升的密閉容器中，反應(yīng)過程中各種物質(zhì)的量變化如右圖所示．
（1）10分鐘內(nèi)用氨氣表示該反應(yīng)的平均速率，V（NH₃）=0.005mol/（Lmin）
（2）在10-20分鐘內(nèi)氨氣濃度變化的原因可能是AB（填空題）
A．加了催化劑 B．縮小容器體積
C．降低溫度 D．增加NH₃物質(zhì)的量
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志C（填字母）
A．3v_正（H₂）=2v_逆（NH₃）
B．混合氣體的密度不再隨時(shí)間變化
C．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化
D N₂、H₂、NH₃的分子數(shù)比為1：3：2
E．單位時(shí)間生成nmolN₂，同時(shí)生成3nmolH₂
F amol 氮氮三鍵斷裂的同時(shí)，有6amol氮?dú)滏I合成．

Answer 1

分析 （1）圖中分析可知10min內(nèi)氨氣物質(zhì)的量增加0.1mol，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$；
（2）根據(jù)圖象知，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，10min時(shí)是連續(xù)的，三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同，說明為使用催化劑或增大壓強(qiáng)；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．

解答 解：（1）圖中分析可知10min內(nèi)氨氣物質(zhì)的量增加0.1mol，10分鐘內(nèi)用氨氣表示該反應(yīng)的平均速率，V（NH₃）=$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{10min}$=0.005mol/（Lmin），
故答案為：0.005mol/（Lmin）；
（2）由圖可知，0-10分鐘內(nèi)△n（N₂）=0.025mol×2=0.05mol；10-20分鐘內(nèi)△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物質(zhì)的量之比，所以，0-10分鐘與10到20分鐘兩個(gè)時(shí)間段中，N₂的反應(yīng)速率之比為0.05mol：0.1mol=1：2；由圖象可知各組分物質(zhì)的量變化增快，且10min時(shí)變化是連續(xù)的，20min達(dá)平衡時(shí)，△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，△n（H₂）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH₃）=0.025mol×8=0.2mol，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑，縮小容器體積壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，降低溫度反應(yīng)速率減小，增加NH₃物質(zhì)的量氨氣物質(zhì)的量應(yīng)增大不連續(xù)，故選AB，
故答案為：AB；
（2）反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃
A．速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比，2v_正（H₂）=3v_逆（NH₃）說明氨氣正逆反應(yīng)速率相同，但3v_正（H₂）=2v_逆（NH₃）不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體的質(zhì)量不變，體積不變，密度始終不變，若密度不再隨時(shí)間變化，不能說明平衡，故B錯(cuò)誤；
C．容器內(nèi)前后氣體的物質(zhì)的量有變化，說明壓強(qiáng)時(shí)變量，總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化，說明平衡，故C正確；
D．N₂、H₂、NH₃的分子數(shù)之比為1：3：2任何時(shí)刻都成立，故D錯(cuò)誤；
E．單位時(shí)間生成m mol N₂的同時(shí)生成3m mol H₂，方向逆向進(jìn)行，故E錯(cuò)誤；
F．a(chǎn) mol N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有6a mol N-H鍵形成，方向相同，不能作為平衡的判斷，故F錯(cuò)誤；
故答案為：C．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的計(jì)算、平衡移動(dòng)以及平衡狀態(tài)的判斷，題目難度中等，注意對圖象的分析．