Question

【題目】氨的合成原理為：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H=﹣92.4KJmol﹣1 ． 現在500℃、20MPa時，將N2、H2置于一個容積為2L的密閉容器中發生反應，反應過程中各物質的物質的量變化如圖．

回答下列問題：
（1）10min內以NH3表示的平均反應速率；
（2）在10～20min內：NH3濃度變化的原因可能是；
A.加了催化劑
B.縮小容器體積
C.降低溫度
D.增加NH3物質的量
（3）第1次平衡的時間范圍為： ， 第1次平衡：平衡常數K1=（帶數據的表達式），
（4）在反應進行至25min時：
①曲線發生變化的原因：
②達第二次平衡時，新平衡的平衡常數K2K1（填“大于”、“等于”、“小于”）；
（5）根據最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑（摻有少量Fe2O3的TiO2）表面與水發生下列反應：N2（g）+3H2O（1）2NH3（g）+ O2（g）；△H=a kJmol﹣1
進一步研究NH3生成量與溫度的關系，常壓下達到平衡時測得部分實驗數據如表：

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

此合成反應的a0；△S0，（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

【答案】
（1）0.005mol/（L min）
（2）A
（3）20﹣25min；
（4）分離出0.1molNH3；等于
（5）＞；＞
【解析】解：（1）根據反應速率v（NH3）= = =0.005mol/（L．min），所以答案是：0.005mol/（L．min）；（2）由圖象可知各組分物質的量變化增加，且10min時變化是連續的，20min達平衡時，△n（N2）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H2）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH3）=0.025mol×8=0.2mol，物質的量變化之比等于化學計量數之比，三種氣體物質的速率增加倍數相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑，縮小體積相當于增大壓強，應該反應物的速率增加倍數大，降低溫度，應該反應速率減小，增加NH3物質的量，逆反應速率增加的倍數大，故只有使用催化劑符合，故選A，
所以答案是：A；（3）由圖象可以看出，當反應進行到時20﹣25min，各物質的量不變，說明反應達到平衡狀態，化學平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，由圖象可知，20min達平衡時，n（N2）=0.025mol×10=0.25mol，n（H2）=0.025mol×6=0.15mol，n（NH3）=0.025mol×12=0.3mol，所以所以其平衡常數K= = ，
所以答案是：20﹣25min， ；（4）①第25分鐘，NH3的物質的量突然減少，而H2、N2的物質的量不變，說明應是分離出NH3；由圖象可以看出，當反應進行到時35﹣40min，各物質的量不變，說明反應達到第二次平衡狀態，平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變，所以抽去0.1mol氨，
所以答案是：分離出0.1molNH3；
②平衡常數隨溫度變化，溫度不變此時平衡常數K將不變；
所以答案是：等于；（5）由表中數據可知，升高溫度，NH3生成量增大，說明平衡向正反應方向移動，則正反應應為吸熱反應，a＞0，由方程式可知反應生成氣體的物質的量增多，則△S＞0，
所以答案是：＞；＞．
【考點精析】通過靈活運用化學平衡的計算，掌握反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%即可以解答此題．