Question

17．（1）工业上合成氨的反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.60kJ•mol^-1．
①恒温容积固定的密闭容器中发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），下列说法能说明上述反应达到平衡状态的是adf．
a．单位时间内生成2n mol NH₃的同时生成3n mol H₂
b．单位时间内生成6n mol N-H键的同时生成2n mol H-H键
c．用N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2
d．混合气体的平均摩尔质量不变
e．容器内的气体密度不变
f．容器内气体的压强不变
（2）已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行，测得如表数据：

时间（h） 物质的量（mol）	0	1	2	3	4
N2	1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2	4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3	0	0.20		1.00	1.00

根据表中数据计算：
①反应进行到2h时放出的热量为27.78 kJ．
②0～1h内N₂的平均反应速率为0.05 mol•L^-1•h^-1．
③此温度下该反应的化学平衡常数K=0.15（保留两位小数）．
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂和NH₃各1.00mol，化学平衡将向正反应方向移动（填“正反应”或“逆反应”）．

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（2）①依据反应的焓变结合化学方程式计算放出的热量；
②根据氨气的物质的量计算出消耗的氮气的物质的量，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算出0～1小时内N₂的平均反应速度率；
③根据3、4小时的时间段氨气的物质的量不变，说明达到了平衡状态，根据氨气的物质的量计算出消耗的氮气和氢气的物质的量及平衡时的浓度，
再根据平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算出该温度下的平衡常数；
④根据加入氨气、水和氨气后的浓度商判断平衡移动方向．

解答 解：（1）a．单位时间内生成2n mol NH₃的同时生成3n mol H₂，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故a正确；
b．若达到平衡状态时，单位时间内生成6n mol N-H键的同时会生成3n mol H-H键，说明此时没有达到平衡状态，故b错误；
c．用N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2，与是否达到平衡状态无关，故c错误；
d．混合气体的平均摩尔质量不变，说明总物质的量不变，正逆反应速率相等，达到化学平衡状态，故d正确；
e．混合气体的密度不变，反应发生到平衡这个量一直不变，故e错误；
f．随反应进行，混合气体物质的量变化，容器内压强发生变化，压强保持不变说明到达平衡，故f正确；
故答案为：adf；　       
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.20kJ•mol^-1，生成2mol氨气放热92.30kJ，反应进行到2小时时，氮气的物质的量变化了1.5mol-1.2mol=0.3mol，则生成氨气0.6mol，放出的热量为$\frac{92.60}{2}$kJ/mol×0.6mol=27.78kJ，
故答案为：27.78；
②0～1小时内生成了0.2mol氨气，根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），消耗了氮气的物质的量为：n（N₂）=$\frac{1}{2}$n（NH₃）=0.1mol，0～1小时内N₂的平均反应速度率为：v（N₂）=$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{1h}$=0.05mol/（L•h），
故答案为：0.05；
 ③根据表中数据可知，反应在第3和4小时时间段内氨气的物质的量不变，说明达到了平衡状态，此时生成了1.00mol氨气，
列出化学平衡的三段式为  N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
 反应开始前（mol）     1.5      4.5      0
变化量（mol）          0.5     1.5       1
平衡时（mol）          1       3         1  
平衡时浓度（mol/L）   0.500     1.500     0.5
此温度下该反应的化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{5}^{2}}{1．{5}^{3}×0.5}$≈0.15，
故答案为：0.15；
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂O、NH₃各1mol，此时各组分的浓度为：
c（N₂）=$\frac{1.00mol+1.00mol}{2L}$=1.00mol/L，c（H₂）=$\frac{3.00mol+1.00mol}{2L}$=2.00mol/L，c（N₂）=$\frac{1.00mol+1.00mol}{2L}$=1.00mol/L，
浓度商为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{{1}^{2}}{{2}^{3}×1}$=0.125＜k=0.15，所以平衡向着正向移动，
故答案为：正反应．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、反应热的计算、化学平衡常数的计算与应用、化学反应速率与化学计量数的关系等知识，涉及的知识点较多，试题综合性强，难度较大，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生的应试能力和学习效率．