Question

氨气是工农业生产不可或缺的化工原料．
（1）工业上合成氨选择500℃左右高温而非常温进行的主要目的是

 

；
（2）氨用于工业制硝酸的主反应为：
4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g），△H=mkJ/mol（m＜0）
在容积固定的VL恒温密闭容器中充入反应物发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如表：

时间/浓度	c（NH3）（mol/L）	c（O2）（mol/L）	c（NO）（mol/L）
起始	0.800	1.000	0.000
第2min	a	b	c
第4min	0.400	0.500
第6 min	0.700	0.625	0.120

①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是

 

A．容器中气体平均摩尔质量不变    B．c （O₂）不变
C．v（O₂）=1.25v（NH₃）            D．体系气体无颜色变化
E．体系压强不变
②反应在第2min时，容器中压强与反应前之比为19：18，则a=

 

mol/L在0～2min时，容器内放出能量为

 

kJ；
③反应在第4min时改变了条件，改变的条件最可能是

 

；此时v（正）

 

 （填“增大”、“减小”或“不变”）；
④若在容积固定的绝热密闭容器中发生上述反应，其余条件不变，在0～2min时其平均速率与原来相比

 

（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡时的转化率与原来相比

 

．

Answer 1

分析：（1）根据温度、压强、催化剂对可逆反应4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）的影响进行分析；
（2）①根据达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化进行判断；
②设在第2min时转化了xmol氨气，压强之比等于气体物质的量之比，根据反应在第2min时，容器中压强与反应前之比为19：18计算出a；根据消耗4mol氨气放出-mkJ热量计算出该反应放出的热量；
③根据表中数据反应物浓度都增大判断平衡移动分析及改变的条件；根据平衡移动分析判断正反应速率变化；
④根据该反应为放热反应，反应过程中温度升高，此条件下比原平衡温度高进行分析反应速率变化及转化率变化．

解答：解：（1）4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g），该反应是气体体积减小、放热的可逆反应，要使平衡向正反应方向移动，应降低温度、增大压强，但温度过低反应速率过小，不利于工业生成效益；温度越高，反应速率越大，所以应适当升高温度，使反应速率增大；使用催化剂也能增大反应速率，但在500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度进行，
故答案为：在此温度下催化剂的活性最大；
（2）①A．该反应是体积减小的反应，气体的总物质的量在达到平衡状态之前是变量，气体的质量不变，若容器中气体平均摩尔质量不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故A正确；
B．c （O₂）不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．v（O₂）=1.25v（NH₃），没有告诉是正逆反应速率，无法判断是否达到平衡状态，故C错误；
D．该反应过程中混合气体始终为无色，无法根据颜色变化判断平衡状态，故D错误；
E．该反应是体积缩小的反应，反应过程中气体的物质的量逐渐减小，压强逐渐减小，若体系压强不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故E正确；
故选ABE；
②设第2min消耗了xmol氨气，根据反应方程式4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△c
                                       4        5        4        6           1
                                       x                                      

1

4

x
反应后混合气体的浓度为：（0.800+1.000+0.25x）mol/L，根据气体物质的量之比等于压强之比可知，

(0.800+1.000+0.25x)mol/L

(0.800+1.000)mol/L

=

19

18

，
解得：x=0.400，则a=0.800-0.400=0.400；反应消耗氨气的物质的量为：0.400mol/L×V=0.4Vmol，放出的热量为：-m×

0.4Vmol

4mol

=0.1mVkJ，
故答案为：0.4；-0.1Vm；
③由表中数据可知，反应物浓度增大，说明平衡向着逆向移动，该反应为放热反应，所以应该是降低了温度；平衡向着逆向移动，正逆反应速率都会减小，
硅答案为：降低温度；减小；
④由于该反应为放热反应，若在容积固定的绝热密闭容器中发生上述反应，其余条件不变，反应过程中反应体系的温度高于原反应，所以正逆反应速率都增大；由于温度升高，平衡向着逆向移动，所以反应物的转化率会减小，
故答案为：增大；减小．

点评：本题考查了化学平衡状态的判断、化学平衡的影响因素、化学平衡的计算等知识，题目难度中等，注意掌握判断化学平衡状态的方法、明确影响化学平衡的因素．