Question

5．工业合成氨反应的能量变化如图所示．
（1）写出合成氨反应的热化学方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
（2）在甲乙两个体积均为2L固定容积的密闭容器中，分别充入甲：1molN₂、3molH₂和乙：1molN₂、3molH₂、1molHe，（其它条件相同），反应速率甲等于乙（填大于、小于或等于），经过足够长的时间后在甲容器中该反应放出的热量（或吸收的热量）小于92.4kJ（填“大于”、“小于”或“等于”） 
（3）下列图象分别代表焓变（△H ）、混合气体平均相对分子质量（$\overline{M}$）、N₂体积分数
φ（N₂）和气体密度（ρ）与反应时间关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是BC．

Answer 1

分析 （1）△H=反应物的活化能-生成物的活化能；
（2）反应容器体积不变，加入不相关的气体，相关气体浓度不变；合成氨为可逆反应；
（3）反应达到平衡状态时，同一物质的正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量浓度、百分含量等不再发生变化，以及由此衍生的一些量也不发生变化，说明可逆反应到达平衡状态，结合图象分析．

解答 解：（1）△H=反应物的活化能-生成物的活化能，-92.4KJ/mol=E₁-E₂，该热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；
（2）反应容器体积不变，加入不相关的气体，相关气体浓度不变，反应速率相等；合成氨为可逆反应，反应物不能完全转化，放热少，故答案为：等于；小于；）
（3）A．对与固定的反应焓变是固定不变的，与平衡状态无关，故A错误；
B．随着反应的进行，气体物质的量减小，气体的质量不变，则混合气体平均相对分子质量逐渐增大，当混合气体平均相对分子质量不变时即是平衡状态，故B正确；
C．随着反应的进行，N₂体积分数Φ（N₂）逐渐减小，当Φ（N₂）不变时即是平衡状态，故C正确；
D．容器的体积不变，气体的质量守恒，则混合气体的密度始终不变，所以混合气体的密度不变时，不一定是平衡状态，故D错误；
故答案为：BC．

点评 本题考查了催化剂的催化原理、反应热的求算、可逆反应的反应热、反应自发进行的条件，题目难度不大．