Question

【题目】合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，据此回答以下问题：

（1）①该反应的化学平衡常数表达式为________________。

②根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应，温度越高，其平衡常数的值越______。

（2）某温度下，若把10 mol N2与30 mol H2置于体积为10 L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的K＝_________(可用分数表示)。能说明该反应达到化学平衡状态的是_______(填字母)。

a．容器内的密度保持不变　 b．容器内压强保持不变

c．v正(N2)＝2v逆(NH3) d．混合气体中c(NH3)不变

（3）对于合成氨反应而言，下列有关图像一定正确的是_________(选填序号)。

a. b. c.

（4）相同温度下，有恒容密闭容器A和恒压密闭容器B，两容器中均充入1 mol N2和3 mol H2，此时两容器的体积相等。在一定条件下反应达到平衡状态，A中NH3的体积分数为a，放出热量Q1 kJ；B中NH3的体积分数为b，放出热量Q2 kJ。则：a______b(填“>”“＝”或“<”，下同)，Q1_____92.4。

Answer 1

【答案】k= 小 bd ac ＜ ＜

【解析】

(1)①根据化学平衡常数概念列表达式；②反应为放热反应，升温反应逆向移动，k变小；

(2)根据三段式和k的表达式可得；化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变，据此分析；

(3)a．先出现拐点的先达到平衡，则T2大，温度高，平衡逆向移动；

b．平衡时浓度不一定相等；

c．使用催化剂加快反应速率，对平衡无影响；

(4)恒容密闭容器A，反应达到平衡状态，A中NH3的体积分数为a，放出热量Q1kJ，
而恒压密闭容器B，均充入1molN2和3molH2，反应发生后总物质的量减少，由pV=nRT可知，相对于A来说，相当于B加压，则平衡正向移动。

(1)①根据化学平衡常数概念列表达式k=；

②该反应是放热反应，温度越高，反应越逆向进行，K越小；

(2)设反应氮气为x，根据三段式：

反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，即=20%，解得：x=，则k===；

a．容器体积不变，气体质量不变，所以容器内的密度始终保持不变，故a错误；

b．容器体积不变，反应前后气体物质的量不同，所以容器内压强保持不变说明反应达到平衡状态，故b正确；

c．v正(N2)=2v逆(NH3)，不符合化学计量数之比，故c错误；

d．混合气体中c(NH3)不变，说明各组分浓度都不变，反应达到平衡状态，故d正确；

故答案为：bd；

(3)a．先出现拐点的先达到平衡，则T2大，温度高，平衡逆向移动，与图象一致，故a正确；

b．平衡时浓度不一定相等，平衡浓度取决起始浓度和转化率，图象表示错误，故b错误；

c．使用催化剂加快反应速率，对平衡无影响，平衡时物质的浓度不变，与图象一致，故c正确；

故答案为：ac；

(4)恒容密闭容器A，反应达到平衡状态，A中NH3的体积分数为a，放出热量Q1kJ，而恒压密闭容器B，均充入1molN2和3molH2，反应发生后总物质的量减少，由pV=nRT可知，相对于A来说，相当于B加压，则平衡正向移动，氨气的体积分数变大，所以a＜b；热化学方程式中反应热为完全反应放出的热量，而A中氮气不能完全转化，放出的热量少，即Q1＜92.4。