Question

【題目】(1)氨氣可作為脫硝劑，在恒溫恒容密閉容器中充入一定量的 NO 和 NH3，在 一定條件下發生反應：6NO(g) + 4NH3(g) 5N2(g) +6H2O(g)。

①能說明該反應已達到平衡狀態的標志是 ___________

a．反應速率 v( NH3) =v( N2)

b．容器內壓強不再隨時間而發生變化

c．容器內 N2 的物質的量分數不再隨時間而發生變化

d．容器內 n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O) = 6∶4∶5∶6

e．12molN-H 鍵斷裂的同時生成 5mol N≡N 鍵

f．混合氣體的總質量不隨時間的變化而變化

②某次實驗中測得容器內 NO 及 N2 的物質的量隨時間變化如圖所示，圖中 b 點 對應的速率關系是v(正) ___________ v(逆)（填﹥、﹤或﹦），d 點對應的速率關系是v(正) ___________ v(逆)

（填﹥、﹤或﹦）。

(2)298 K 時，若已知生成標準狀況下 2.24LNH3時放出熱量為 4.62kJ。寫出合成氨反應的熱化學方程式___________。在該溫度下，取 1molN2和 3mol H2 放在一密閉容器中，在催化劑存在時進行反應。測得反應放出的熱量總小于 92.4 kJ， 其原因是___________。

(3)一定條件下，在 2L密閉容器內，反應 2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－180 kJ·mol－1，n(NO2)隨時間變化如下表：

①用 N2O4 表示 0～2 s 內該反應的平均速率為__________。在第 5s 時，NO2 的轉化 率為____________。（轉化率是指某一反應物轉化的百分率。）

②根據上表可以看出，隨著反應進行，反應速率逐漸減小，其原因是______________。

Answer 1

【答案】bc ＞ = N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol 該反應是可逆反應，1molN2和3molH2不可能完全反應，所以放出的熱量總是小于92.4kJ 0.00375molL-1s-1 87.5% 隨著反應的進行，二氧化氮的物質的量濃度減小，反應速率減小

【解析】

（1）①根據化學平衡狀態的特征分析判斷；②根據圖象，結合化學平衡的建立和達到平衡時ν(正)與ν(逆)相等判斷。

(2)每生成2.24L氨氣，同時放出4.62kJ的熱量，據此計算生成2mol氨氣放出的熱量，在寫出熱化學方程式，結合可逆反應的特征分析解答；

(3)結合v=結合化學反應速率之比等于化學計量數之比計算反應速率，并根據濃度對反應速率的影響分析解答。

(1)①a．該反應達到平衡狀態時，5v(NH3)正=4v(N2)逆，v( NH3) =v( N2)，不能判斷正逆反應速率的關系，故a錯誤；b．該反應是一個反應前后氣體體積增大的可逆反應，當反應達到平衡狀態時，容器內壓強不隨時間的變化而變化，所以能判斷反應是否達到平衡狀態，故b正確；c．容器內N2的物質的量分數不再隨時間而發生變化，說明N2濃度不再改變，能判斷達到平衡狀態，故c正確；d．容器內 n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O) = 6∶4∶5∶6，不能說明濃度是否發生變化，不能判斷達到平衡狀態，故d錯誤；e．12molN-H 鍵斷裂的同時一定會生成 5mol N≡N 鍵，都表示正反應速率，不能判斷達到平衡狀態，故e錯誤；f．反應前后都是氣體，混合氣體的總質量始終不變，混合氣體的總質量不隨時間的變化而變化，不能判斷達到平衡狀態，故f錯誤；故答案為：bc；

②圖中b點沒有達到平衡，反應仍在正向進行，所以圖中b點對應的速率關系是v(正)＞v(逆)；d點達到平衡狀態，ν(正)=ν(逆)相等，故答案為：＞；=；

(2) 標準狀況下，2.24LNH3的物質的量==0.1mol，放出4.62kJ的熱量，則生成2mol氨氣放熱×4.62kJ=92.4kJ，反應的熱化學方程式為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol，合成氨的反應是可逆反應，△H=-92.4kJ/mol是1molN2和3molH2完全反應放出的熱量，因此將1molN2和3molH2在此條件下反應，放出的熱量一定小于92.4kJ，故答案為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol；該反應是可逆反應，1molN2和3molH2不可能完全反應，所以放出的熱量總是小于92.4kJ；

(3)①用NO2表示0～2s內該反應的平均速度為=0.0075molL-1s-1；則用 N2O4 表示 0～2 s 內該反應的平均速率為×0.0075molL-1s-1=0.00375molL-1s-1，在第5s時，NO2的轉化率為×100%=87.5%，故答案為：0.00375molL-1s-1；87.5%；

②根據上表可以看出，隨著反應進行，反應速率逐漸減小，其原因是隨著反應的進行，二氧化氮的物質的量濃度減小，反應速率減小，故答案為：隨著反應的進行，二氧化氮的物質的量濃度減小，反應速率減小。