Question

19．對于可逆反應N₂+3H₂?2NH₃（反應條件略去），回答下列問題：
（1）在恒溫恒容條件下，下列表述中，不能說明該反應達到平衡狀態的有BD．
A．體系的壓強保持不變          
B．某時刻H₂和NH₃的濃度之比是3：2
C．相同時間內，斷裂6N_A個N-H鍵，同時斷裂3N_A個H-H鍵
D．某時刻反應速率滿足：3v（N₂）=v（H₂）     
E．混合氣體的平均摩爾質量不變
（2）下列措施能加快反應速率的有C
A．降溫       B．將NH₃分離出體系     C．恒溫恒容條件下，加入N₂    D．恒溫恒壓條件下，加入He
（3）若測得達到平衡時，氮氣和氫氣的轉化率相等，則氮氣和氫氣的起始投料物質的量之比為1：3．
（4）若斷裂1mol N≡N需要吸熱akJ，斷裂1molH-H需要吸熱bkJ，形成1molN-H放熱ckJ，如果n molN₂參加反應（假設N₂完全轉化），則該過程放熱n（6c-a-3b）kJ．
（5）在恒溫恒壓的密閉容器中，加入一定量的氮氣和氫氣進行反應，若達到平衡時，混合氣體的密度是反應前的1.2倍，則達到平衡時，混合氣體中氨氣的體積分數為20%．

Answer 1

分析 （1）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，以及由此衍生的一些量也不發生變化；
（2）增大濃度、升高溫度、增大壓強、使用催化劑、增大反應物的接觸面積能加快反應速率；
（3）轉化率為轉化率與起始量的比值，轉化量與計量數呈正比，氮氣和氫氣的轉化率相等，則起始量與計量數也呈正比；
（4）斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵放出能量，如果n molN₂參加反應，則斷裂2molN≡N、3nmolH-H鍵，形成6nmolN-H鍵，以此計算反應熱；
（5）恒壓條件下，體積發生變化，達到平衡時，混合氣體的密度是反應前的1.2倍，則體積為原來的$\frac{1}{1.2}$，結合差量法計算．

解答 解：（1）A．反應前后氣體的體積變化，如體系的壓強保持不變，可說明達到平衡狀態，故A正確；       
B．起始物料比以及轉化程度未知，某時刻H₂和NH₃的濃度之比是3：2，不能確定是否達到平衡狀態，故B錯誤；
C．相同時間內，斷裂6N_A個N-H鍵，同時斷裂3N_A個H-H鍵，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，故C正確；
D．反應速率之比等于化學計量數之比，某時刻反應速率滿足：3v（N₂）=v（H₂），不能說明達到平衡狀態，故D錯誤；     
E．混合氣體的平均摩爾質量不變，可說明氣體的物質的量不變，達到平衡狀態，故E正確．
故答案為：BD；
（2）A．降溫，反應速率相等，故A錯誤；
 B．將NH₃分離出體系，濃度降低，反應速率減小，故B錯誤；
 C．恒溫恒容條件下，加入N₂，反應物濃度增大，反應速率增大，故C正確；
 D．恒溫恒壓條件下，加入He，則體積增大，濃度減小，反應速率減小，故D錯誤．
故答案為：C；
（3）轉化率為轉化率與起始量的比值，轉化量與計量數呈正比，氮氣和氫氣的轉化率相等，則起始量與計量數也呈正比，應為1：3，故答案為：1：3；
（4）斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵放出能量，如果n molN₂參加反應，則斷裂2molN≡N、3nmolH-H鍵，形成6nmolN-H鍵，則反應放出的熱量為n（6c-a-3b）kJ，
故答案為：n（6c-a-3b）；
（5）恒壓條件下，體積發生變化，達到平衡時，混合氣體的密度是反應前的1.2倍，則體積為原來的$\frac{1}{1.2}$，設反應前體積為1.2L，則反應后為1.0L，
N₂+3 H₂?2 NH₃ △V
1           3          2                   2
                         0.2                1.2-1.0=0.2
達到平衡時，混合氣體中氨氣的體積分數為$\frac{0.2}{1.0}×100%$=20%，
故答案為：20%．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學平衡的計算，平衡狀態的判斷、平衡移動的影響因素以及反應熱的計算等問題，側重于學生的分析能力和計算能量的考查，注意把握計算的思路和角度，難度不大．