Question

13．工业合成氨的反应：N₂+3H₂?2NH₃是一个可逆反应，应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂．已知形成1 mol H-H键、1 mol N-H键、1mol N三N键放出的能量分别为436 kJ、391 kJ、946 kJ．则：
（1）若1 mol N₂完全反应生成NH₃可放出（填“吸收”或“放出”）热量92kJ． 
（2）如果将1 mol N₂和3 mol H₂混合，使其充分反应，放出的热量总小于上述数值，其原因是合成氨是可逆反应，反应物不能完全转化．
（3）实验室模拟工业合成氨时，在容积为2L的密闭容器内，反应经过10 min后，生成10 mol NH₃，则用N₂表示的化学反应速率为0.25mol/L/min． 
（4）一定条件下，当合成氨的反应达到化学平衡时，下列说法正确的是acf． 
a．正反应速率和逆反应速率相等 
b．正反应速率最大，逆反应速率为0 
c．N₂的转化率达到最大值 
d．N₂和H₂的浓度相等 
e．N₂、H₂和NH₃的体积分数相等 
f．反应达到最大限度．

Answer 1

分析 （1）△H=反应物键能和-生成物键能和；
（2）合成氨是可逆反应，反应物不能完全转化；
（3）v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$，$\frac{v（{N}_{2}）}{v（N{H}_{3}）}$=$\frac{1}{2}$，据此求算；
（4）化学平衡状态是正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变的状态，反应达到最大限度，据此分析．

解答 解：（1）△H=反应物键能和-生成物键能和，反应N₂+3H₂?2NH₃中△H=（946+3×436-6×391）kJ/mol=-92kJ/mol，所以正反应放热，故答案为：放出；92；
（2）合成氨是可逆反应，反应物不能完全转化，故答案为：合成氨是可逆反应，反应物不能完全转化；
（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），故答案为：0.25；
（4）a．正反应速率和逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，正确； 
b．正反应速率最大，逆反应速率为0，是指反应开始时的状态，反应没有达到平衡状态，错误；
c．N₂的转化率达到最大值，说明反应达到平衡状态，正确； 
d．N₂和H₂的浓度相等，反应不一定达到平衡状态，错误； 
e．N₂、H₂和NH₃的体积分数相等，与平衡状态无关，错误；
f．反应达到最大限度，说明反应达到平衡状态，正确；
故答案为：acf．

点评 本题考查了据键能计算焓变、可逆反应的焓变、化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断，题目难度不大．