Question

合成氨反應(yīng)的熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92kJ/mol．向一個容積為2L的密閉容器中加入xmolN₂和ymolH₂，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)．
（1）反應(yīng)過程中測得NH₃的物質(zhì)的量隨時間變化情況如圖甲所示，請計算：
①從反應(yīng)開始到平衡這段時間內(nèi)，

.

v

（H₂）=

0.0375mol?L^-1?min^-1

；反應(yīng)過程中放出的熱量是

9.2

kJ．
②若平衡后容器中還有0.1molN₂、0.2molH₂，則N₂的轉(zhuǎn)化率為

50%

，NH₃的體積分數(shù)φ=

40%

．
（2）向上述密閉容器中再通入zmolNH₃，保持溫度和壓強不變，要使平衡混合物中NH₃的體積分數(shù)仍為φ，還需加入N₂

z

10

mol．
（3）在其他條件不變的情況下，改變N₂的起始物質(zhì)的量n（N₂） 對反應(yīng)的影響如圖乙所示（T表示溫度），請回答：
①若T₁對應(yīng)溫度為500℃，則T₂對應(yīng)溫度可能是

D

（填字母）．
A．600℃；B．550℃；C．500℃；D．450℃
②在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物H₂轉(zhuǎn)化率最高的是

c

點．

Answer 1

分析：（1）由圖可知，平衡時生成0.2molNH₃，v（NH₃）=

0.2mol 2L

4min

=0.025mol/（L．min），
①反應(yīng)速率之比等于化學計量數(shù)之比，反應(yīng)放出的熱量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量成正比；
②平衡后容器中還有0.1molN₂、0.2molH₂，氮氣的起始量為0.1mol+0.2mol×

1

2

=0.2mol，以此計算；
（2）再通入zmolNH₃，保持溫度和壓強不變，要使平衡混合物中NH₃的體積分數(shù)仍為φ，兩種狀態(tài)下的起始量之比相等；
（3）①由圖可知，起始量相同時，T₂對應(yīng)氨氣的含量高，且該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于氨氣的生成；
②a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，溫度相同，氮氣越多，氫氣的轉(zhuǎn)化率越大．

解答：解：（1）由圖可知，平衡時生成0.2molNH₃，v（NH₃）=

0.2mol 2L

4min

=0.025mol/（L．min），
①反應(yīng)速率之比等于化學計量數(shù)之比，則

.

v

（H₂）=0.025mol/（L．min）×

3

2

=0.0375 mol?L^-1?min^-1，
反應(yīng)放出的熱量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量成正比，放出的熱量為92kJ/mol×

0.2mol

2

=9.2kJ，
故答案為：0.0375 mol?L^-1?min^-1；9.2；
②平衡后容器中還有0.1molN₂、0.2molH₂，由平衡時生成0.2molNH₃，轉(zhuǎn)化的氮氣為0.1mol，氮氣的起始量為0.1mol+0.2mol×

1

2

=0.2mol，
則N₂的轉(zhuǎn)化率為

0.1mol

0.2mol

×100%=50%，NH₃的體積分數(shù)φ=

0.2mol

0.1mol+0.2mol+0.2mol

×100%=40%，故答案為：50%；40%；
（2）再通入zmolNH₃，保持溫度和壓強不變，要使平衡混合物中NH₃的體積分數(shù)仍為φ，兩種狀態(tài)下的起始量之比相等，
起始的氮氣為0.2mol，起始的氫氣為0.2mol+0.3mol=0.5mol，比值為2：5，則設(shè)還需加氮氣xmol建立的平衡等效，則（x+

z

2

）：

3z

2

=2：5，解得x=

z

10

，
故答案為：

z

10

；
（3）①由圖可知，起始量相同時，T₂對應(yīng)氨氣的含量高，且該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于氨氣的生成，即T₂對應(yīng)穩(wěn)定溫度低于500℃，故答案為：D；
②a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，溫度相同，氮氣越多，氫氣的轉(zhuǎn)化率越大，c點氮氣最大，則氫氣的轉(zhuǎn)化率最大，故答案為：c．

點評：本題考查化學平衡的計算，注意分析物質(zhì)的量和濃度隨時間的變化曲線，把握圖中線、面的含義及反應(yīng)速率的計算、轉(zhuǎn)化率的計算等即可解答，側(cè)重學生分析能力及計算能力的考查，（2）中等效平衡為解答的難點，題目難度中等．