Question

【題目】反應速率和化學反應的限度是化學反應原理的重要組成部分。

（1）探究反應條件對0.10 mol/L Na2S2O3溶液與0.10 mol/L稀H2SO4反應速率的影響。反應方程式為：Na2S2O3+H2SO4 ＝ Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O。設計測定結果如下：

編號	反應溫度/℃	Na2S2O3溶液/mL	水/mL	H2SO4溶液/mL	乙
①	25	10.0	0	10.0	x
②	25	5.0	a	10.0	y
③	40	10.0	0	10.0	z

若上述實驗①②是探究濃度對化學反應速率的影響，則a為______，乙是實驗需要測量的物理量，則表格中“乙”為________________________，x、y、z的大小關系是_______________________。

（2）氨氣具有廣泛的用途，工業上合成氨的反應是N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)

①已知：

化學鍵	H—H	N≡N	N—H
鍵能kJ/mol（斷開1mol化學鍵所需要的能量）	436	945	391

則合成氨的熱化學方程式是__________________________________________________。

②一定溫度下，在一個容積固定的密閉容器中若反應起始時N2、H2、NH3的濃度分別為0.1 mol/L、0. 3 mol/L、0.1 mol/L，達到平衡時NH3濃度c(NH3)的范圍是________________________。

③ 下列說法中，能說明上述②中反應已經達到化學平衡狀態的是_________________。

a. 1mol N≡N鍵斷裂的同時，有6mol N－H鍵斷裂 b. N2、NH3物質的量濃度不再改變 c. 容器中氣體的密度保持不變 d. 容器內N2、 H2物質的量之比為1：3，且保持不變 e. 2 v正(NH3)=3 v逆 (H2)

④在工業生產中，及時分離出NH3，有利于合成氨，用平衡移動原理解釋原因是_______________________。

Answer 1

【答案】5 溶液變渾濁所需時間 y>x>z N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-93kJ/mol 0~0.3 a,b 減小生成物濃度，平衡正向移動

【解析】

(1)Na2S2O3溶液與稀H2SO4反應生成二氧化硫和硫沉淀，當探究某一種因素對反應速率的影響時，必須保持其他影響因素一致，要探究Na2S2O3溶液濃度不同對反應速率的影響，則加入的Na2S2O3溶液的體積不同，但反應體積溶液的總體積需相同，故應加入蒸餾水來確保溶液的總體積相同；要準確描述反應速率的快慢，必須準確測得溶液褪色時間的長短；

(2)①根據反應熱等于反應物的總鍵能-生成物的總鍵能求算；

②可假設反應正向進行或逆向進行達到平衡，并結合可逆反應的限度來判斷即可；

③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，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；

④勒沙特列原理是如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度等)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。

(1)實驗①②中的Na2S2O3溶液的加入體積不同，故要探究Na2S2O3溶液濃度不同對反應速率的影響，但溶液的總體積需相同，故應加入蒸餾水來確保溶液的總體積相同，故甲應為V(蒸餾水)/mL，a的值為5.0；又Na2S2O3溶液與稀H2SO4反應生成二氧化硫和硫沉淀，則要準確描述反應速率的快慢，必須準確測得溶液出現渾濁時間的長短，故乙要測量的物理量是出現渾濁的時間，溫度越高反應速率越快，濃度越大反應速率越快，速率快，出現渾濁的時間短，已經③的溫度最高，①的反應物濃度比②大，則反應出現渾濁的時間 是y>x>z；

(2)①已知合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中需要斷裂1個N≡N鍵和3個H-H鍵，同時形成6個N-H鍵，則△H=945kJmol-1+436kJmol-1×3-391kJmol-1×6=-93kJmol-1= -93kJmol-1，則合成氨的熱化學方程式是N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-93kJ/mol。

②若反應起始時N2、H2、NH3的濃度分別為0.1mol/L、0.3mol/L、0.1mol/L，假設反應正向進行，則N2的最大轉化濃度為0.1mol/L，則NH3的變化濃度為0.2mol/L，即平衡時NH3的濃度小于0.3mol/L，假設反應逆向進行，則NH3的變化濃度最大為0.1mol/L，即平衡時NH3的最小濃度為大于0mol/L，故NH3達到平衡時濃度的范圍為0mol/L＜c(NH3)＜0.3mol/L；

③ a．單位時間內1mol N≡N鍵斷裂等效于6mol N-H鍵形成，同時6mol N-H鍵斷裂，故a正確；

b．當反應達到平衡狀態時，N2、NH3物質的量濃度不再改變，故b正確；

c．反應前后氣體質量和體積不變，混合氣體的密度始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態，故c錯誤；

d．當體系達平衡狀態時，n(N2)：n(H2)可能等于1:3，也可能不等于1:3，故d錯誤；

e．當3v正(NH3)=2v逆 (H2)時，反應達到平衡狀態，則2 v正(NH3)=3 v逆 (H2)時反應不是平衡狀態，故e錯誤；

故答案為ab；

④根據勒夏特列原理，分離出生成物，會減小生成物濃度，導致平衡正向移動，有利于氨氣的合成。