Question

【題目】（一）氨是一種重要的化工產品，是氮肥工業、有機合成工業以及制造硝酸、銨鹽和純堿的原料，也是一種常用的制冷劑。

（1）某化學研究性學習小組模擬工業合成氨的反應。在容積固定為2L 的密閉容器內充入1mol N2和3mol H2，加入合適催化劑（體積可以忽略不計）后在一定溫度壓強下開始反應，并用壓力計監測容器內壓強的變化如下：

反應時間 /min	0	5	10	15	20	25	30
壓強/MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

則從反應開始到25 min 時，以N2 表示的平均反應速率=__________。

（2）工業合成氨的反應方程式為： N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH 下圖Ⅰ是合成氨反應的能量與反應過程相關圖(未使用催化劑)；圖Ⅱ是合成氨反應在2L 容器中、相同投料情況下、其它條件都不變時，某一反應條件的改變對反應的影響圖。

下列說法正確的是________________。

A.ΔH＝－92.4kJ/mol

B.使用催化劑會使E1的數值增大

C.為了提高轉化率，工業生產中反應的濃度越低越好

D.圖Ⅱ是不同溫度下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系圖，且TA>TB；

E.在曲線A條件下，反應從開始到平衡，消耗N2的平均速率為mol·L-1·min-1

（3）一定溫度下，向一個容積為2 L的密閉容器中通入2 mol N2和7 mol H2，達到平衡時測得容器的壓強為起始時的7/9倍，在同一溫度，同一容器中，將起始物質改為amol N2 ，b molH2，c mol NH3 (a,b,c均不為零）欲使平衡混合物中各物質的質量與原平衡相同，則a,b,c滿足的關系為_____________(用含a,b,c的表達式表示），且欲使反應在起始時向逆反應方向進行，c的取值范圍是_______

（二） 在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，發生反應N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。回答下列問題：

（1）反應的△H______0（填“大于”“小于”）；100℃時，體系中各物質濃度隨時間變化如圖所示。在0~60s時段，反應速率v(N2O4)為________mol·L-1·s-1

（2）100℃時達到平衡后，改變反應溫度為T，c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低，經10s又達到平衡。T_______100℃（填“大于”“小于”），判斷理由是________。

（3）溫度T時反應達平衡后，將反應容器的容積減少一半，平衡向_______（填“正反應”或“逆反應”）方向移動，判斷理由是__________________。

（4）已知：

甲醇脫水反應2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H1＝－23.9kJ·mol－1

甲醇制烯烴反應2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋H2O(g) △H2＝－29.1kJ·mol－1

乙醇異構化反應2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)) △H3＝＋50.7kJ·mol－1

則乙烯氣相直接水合反應C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的△H＝____________ kJ·mol－1。

Answer 1

【答案】0.01 mol·L-1·min-1 ADEa+c/2= 2,d+3c/2= 72<c<4大于0.001大于c(N2O4)降低平衡正向移動，正反應為吸熱反應，故溫度升高逆反應增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動即逆反應方向－45.5

【解析】

（一）（1）N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

起始： 1 3 0

變化： x 3x 2x

平衡： 1-x 3-3x 2x

在同溫沒體積的條件下，氣體的物質的量之比等于壓強之比，即有，解得x=0.5，根據化學反應速率的數學表達式，v(N2)=mol/(L·min)=0.01mol/(L·min)；

（2）A、反應物的總能量高于生成物的總能量，即反應為放熱反應，△H=(312.4－404.8)kJ·mol－1=－92.4kJ·mol－1，選項A正確；B、催化劑降低活化能，E1降低，選項B錯誤；C、濃度降低，化學反應速率降低，工業生產時不是反應的濃度越低越好，選項C錯誤；D、圖II曲線A先達到平衡，即TA>TB，選項D正確；E、曲線A中生成NH3的物質的量為n1mol，則消耗N2的物質的量為n1/2mol，根據化學反應速率的定義，v(N2)=n1/4t1mol/(L·min)，選項E正確；答案選ADE；

（3）恒溫恒容時，構成等效平衡，轉化到同一半邊，投入量與原平衡投入量相等，即a＋c/2=2，b＋3c/2=7，要想開始時從逆反應方向開始，c的最大值應為4mol，但a、b、c均不為0，則c<4，

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

起始： 2 7 0

變化： x 3x 2x

平衡： 2-x 7-3x 2x 相同條件下，壓強之比等于物質的量之比，，解得x=1。欲使反應向逆反應方向進行，則c>2，綜上所述，c的取值范圍是2<c<4；

（二）（1）根據題意，溫度升高，混合氣體顏色變深，說明升高溫度，平衡向正反應方向進行，即△H大于0；根據化學反應速率的數學表達式，v(N2O4)==0.001mol/(L·s)；

（2）c(N2O4)降低平衡正向移動，正反應為吸熱反應，故溫度升高，即T大于100℃；

（3）減少容積，壓強增大，平衡向逆反應方向移動，原因是增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動即逆反應方向；

（4）①2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H1＝－23.9kJ·mol－1，

②2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g) △H2＝－29.1kJ·mol－1，

③CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g)) △H3＝＋50.7kJ·mol－1，根據目標反應方程式，推出①－②－③得出△H=（－23.9＋29.1－50.7）kJ·mol－1=－45.5kJ·mol－1。