Question

【题目】氨的合成原理为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H=﹣92.4KJmol﹣1 ． 现在500℃、20MPa时，将N2、H2置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中各物质的物质的量变化如图．

回答下列问题：
（1）10min内以NH3表示的平均反应速率；
（2）在10～20min内：NH3浓度变化的原因可能是；
A.加了催化剂
B.缩小容器体积
C.降低温度
D.增加NH3物质的量
（3）第1次平衡的时间范围为： ， 第1次平衡：平衡常数K1=（带数据的表达式），
（4）在反应进行至25min时：
①曲线发生变化的原因：
②达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K2K1（填“大于”、“等于”、“小于”）；
（5）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生下列反应：N2（g）+3H2O（1）2NH3（g）+ O2（g）；△H=a kJmol﹣1
进一步研究NH3生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如表：

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10﹣6mol）	4.8	5.9	6.0

此合成反应的a0；△S0，（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

【答案】
（1）0.005mol/（L min）
（2）A
（3）20﹣25min；
（4）分离出0.1molNH3；等于
（5）＞；＞
【解析】解：（1）根据反应速率v（NH3）= = =0.005mol/（L．min），所以答案是：0.005mol/（L．min）；（2）由图象可知各组分物质的量变化增加，且10min时变化是连续的，20min达平衡时，△n（N2）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H2）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH3）=0.025mol×8=0.2mol，物质的量变化之比等于化学计量数之比，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明10min可能改变的条件是使用催化剂，缩小体积相当于增大压强，应该反应物的速率增加倍数大，降低温度，应该反应速率减小，增加NH3物质的量，逆反应速率增加的倍数大，故只有使用催化剂符合，故选A，
所以答案是：A；（3）由图象可以看出，当反应进行到时20﹣25min，各物质的量不变，说明反应达到平衡状态，化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，由图象可知，20min达平衡时，n（N2）=0.025mol×10=0.25mol，n（H2）=0.025mol×6=0.15mol，n（NH3）=0.025mol×12=0.3mol，所以所以其平衡常数K= = ，
所以答案是：20﹣25min， ；（4）①第25分钟，NH3的物质的量突然减少，而H2、N2的物质的量不变，说明应是分离出NH3；由图象可以看出，当反应进行到时35﹣40min，各物质的量不变，说明反应达到第二次平衡状态，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，所以抽去0.1mol氨，
所以答案是：分离出0.1molNH3；
②平衡常数随温度变化，温度不变此时平衡常数K将不变；
所以答案是：等于；（5）由表中数据可知，升高温度，NH3生成量增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应应为吸热反应，a＞0，由方程式可知反应生成气体的物质的量增多，则△S＞0，
所以答案是：＞；＞．
【考点精析】通过灵活运用化学平衡的计算，掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%即可以解答此题．