Question

工业合成氨的反应（N₂+3H₃═2NH₃）是一个放热反应．
（1）相同条件下，1mol N₂和3mol H₂所具有的能量______（填“＞”、“＜”或“=”）2mol NH₃具有的能量；在相同条件下，若断开1mol N₂、3mol H₂和2mol NH₃中的化学键时，吸收的能量分别为Q₁、Q₂、Q₃，则Q₁+Q₂______Q₃（填“＞”、“＜”或“=”）；在一定条件下，当该反应生成2molNH₃时，放出92kJ的热量，该条件下，如果将1mol N₂和3mol H₂混合，使其充分反应，放出的热量______92kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）实验室模拟工业合成氨时，向密闭容器内充入10mol N₂、30mol H₂，在一定条件下发生反应．
①若密闭容器的体积为2L，反应经过10min后，测得容器内的NH₃为10mol，则用N₂表示的该反应速率为______，此时容器内H₂的浓度为______．
②若保持容器的容积不变，反应一段时间后，测得容器内下列各项性质保持不变．其中不能说明合成氨反应已经达到化学平衡状态的是______．
a．压强  b．密度 c．分子数 d．气体体积 e． 气体质量 f．NH₃的物质的量的分数．

Answer 1

【答案】分析：（1）反应放热，则反应物的总能量大于生成物的总能量，从键能的角度分析，反应热能与反应物的总键能减去生成物的总键能，该反应为可逆反应，不能完全转化，将1molN₂和3molH₂放在反应容器中，使它们充分反应，生成NH₃的小于2mol，放出的热量小于92kJ，
（2）①根据v=结合反应速率之比等于化学质量数之比计算反应速率；
②反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变，以此判断是否达到平衡状态．
解答：解：（1）反应放热，则反应物的总能量大于生成物的总能量，所以相同条件下，1mol N₂和3mol H₂所具有的能量大于2mol NH₃具有的能量；化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，反应放热，则断裂反应物吸收的总能量小于形成生成物新化学键的总能量；该反应为可逆反应，不能完全转化，将1molN₂和3molH₂放在反应容器中，使它们充分反应，生成NH₃的小于2mol，放出的热量小于92kJ，
故答案为：＞，＜，＜；
（2）①v（NH₃）==0.5mol．L^-1．min^-1，由方程式可知：
v（N₂）=v（NH₃）=×0.5mol．L^-1．min^-1=0.25mol．L^-1．min^-1，
根据反应的方程式可知，此时容器内H₂的浓度为=7.5mol/L，
故答案为：0.25mol．L^-1．min^-1，7.5 mol．L^-1；
②反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，压强不变，但容器的体积不变，且反应遵循质量守恒定律，则无论是否达到平衡状态，气体的体积、密度和质量都不变，不能作为判断是否达到平衡状态的依据．
故答案为：bde．
点评：本题考查化学平衡以及反应热的计算，题目难度中等，注意反应热与物质的总能量、键能的计算方法．