Question

【題目】氮氣是大氣中含量最多的氣體，研究氮及其化合物對人類有重要的意義。

（1）合成氨的原理為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。

①將一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密閉容器中，在500℃、2×107Pa下達到平衡，平衡時測得N2為0.1mol，H2為0.4mol，NH3為0.1mol。該條件下H2的轉化率為__。此溫度下該反應的平衡常數K=___。

②欲提高H2的轉化率，下列措施可行的是___。

a.向容器中按原比例再充入原料氣

b.向容器中再充入惰性氣體

c.改變反應的催化劑

d.液化生成物分離出氨

（2）在2L密閉容器中，800℃時反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＜0體系中，各成分物質的量隨時間的變化如圖所示。

①用O2表示0～2s內該反應的平均速率v=___。

②能說明該反應已經達到平衡狀態的是___。

a.容器內壓強保持不變

b.2v(NO2)=v(O2)

c.v逆(NO)=2v正(O2)

d.容器內物質的密度保持不變

③能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是__。

a.及時分離出NO2氣體

b.適當升高溫度

c.增大O2的濃度

d.將容器的體積縮小至1L

Answer 1

【答案】27.3% 6.25（L·mol－1）2 ad 0.0015mol·L－1min－1 ac cd

【解析】

（1）合成氨的原理為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。

①根據化學方程式和三段式列式計算：

該條件下H2的轉化率= ×100%≈27.3%，

平衡常數K= = =6.25（L·mol－1）2

故答案為：27.3%；6.25（L·mol－1）2；

②根據化學平衡：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），反應是氣體體積減小的放熱反應，欲提高 H2的轉化率，平衡正向進行；

a．向容器中按原比例再充入原料氣，則壓強增大，平衡向右移動，氫氣的轉化率增大，故a正確；

b．向容器中再充入惰性氣體，則各組分濃度不變，平衡不移動，氫氣的轉化率不變，故b錯誤；

c．改變反應的催化劑，不影響平衡的移動，氫氣的轉化率不變，故c錯誤；

d．液化生成物分離出氨，平衡向右移動，氫氣的轉化率增大，故d正確；

故選ad。

（2）①由圖象數據可知，由方程式2NO（g）+O2（g）2NO2（g）可知，平衡時△c（NO）：△c（O2）：△c（NO2）=2：1：2，為據此判斷表示，濃度變化的曲線，分別為b為NO，c為O2，a為NO2，由圖中數據可知2s內，O2的濃度變化量為0.005mol·L－1-0.002mol·L－1=0.003mol·L－1，根據v= 計算v（O2）==0.0015mol·L－1min－1；

故答案為：0.0015mol·L－1min－1；

②能說明該反應已經達到平衡狀態的是當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變；

a．隨反應進行氣體的物質的量減小，壓強增減小，容器內壓強保持不變，說明到達平衡，故a正確；

b．未指明正逆速率，若都為同一方向速率，始終都存在v（NO2）=2v（O2）關系，故不能說明到達平衡，若為不同方向的速率，速率之比等于化學計量數之比，說明到達平衡，故b錯誤；

c．不同物質表示的正逆速率之比等于化學計量數之比，反應到達平衡，故v逆(NO)=2v正(O2)，說明到達平衡，故c正確；

d．反應混合氣體的質量不變，容器的體積不變，密度始終不變，故容器內物質的密度保持不變，不能說明到達平衡，故d錯誤；

故選ac；

③為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動依據平衡移動原理分析判斷；

a．及時分離出NO2氣體，平衡向正反應移動，但反應速率降低，故a錯誤；

b．適當升高溫度，反應速率增大，平衡向逆反應移動，故b錯誤；

c．增大O2的濃度，反應速率增大，平衡向正反應移動，故c正確；

d．將容器的體積縮小至1L濃度增大，反應速率增大，平衡向正反應移動，故d正確；

故選cd。