Question

【題目】某溫度下，在 2 L 恒容密閉容器中 3 種物質間進行反應，X、Y、Z 的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示，反應在 t1 min 時達到平衡。

(1)請寫出該反應的化學方程式：____________________________

(2)若上述反應中X、Y、Z 分別為NH3、H2、N2的一種，在此t1 min 時間內，用H2 表示該反應的平均速率υ(H2)為____________________________

(3)拆開 1mol 共價鍵所需吸收的能量如下表：

共價鍵	H－H	N≡N	N－H
吸收的能量/kJ	436	946	391

1mol N2 完全反應生成NH3__________(填：吸收或放出多少)kJ 能量。但事實上，將 1molN2 和3molH2放在反應容器中，使它們充分反應，反應的熱量變化總小于計算值，原因是________________________________

(4)下列敘述能判斷該反應達到平衡狀態的是___________(填字母代號)。

A．容器內各氣體組分的質量分數不再發生改變

B．容器內氣體的壓強不再發生改變

C．容器內氣體的密度不再發生改變

D．混合氣體的平均相對分子質量不再發生改變

Answer 1

【答案】2X3Y＋Z 0.6/t1 (mol.L-1.min-1) 放出92 該反應為可逆反應，充分反應的最終結果是達到最大限度時，轉化率小于100%,因此放出的熱量總是小于理論計算值 ABD

【解析】

(1)分析圖像中X、Y、Z物質的量的變化值之比，據此寫出該反應的化學方程式；

(2)按定義計算用H2 表示該反應的平均速率υ(H2)即可；

(3)通過表格種的鍵能數據，反應中放出的熱量等于生成物的總鍵能減去反應物的總鍵能；反應的熱量變化與實際消耗的反應物的物質的量成正比；

(4)按平衡狀態的特征“等”、“定”，判斷選項即可；

(1)由圖象可以看出，X的物質的量逐漸減小，則X為反應物，Y、Z的物質的量逐漸增多，Y、Z為生成物，當反應到達2min時，△n(X)=0.8mol，△n(Y)=1.2mol，△n(Z)=0.4mol，化學反應中，各物質的物質的量的變化值與化學計量數呈正比，則△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=2：3：1，所以反應的化學方程式為：2X3Y+Z；

答案為：2X3Y+Z；

(2)若上述反應中X、Y、Z 分別為NH3、H2、N2的一種，則Y為氫氣，在此t1 min 時間內，用H2 表示該反應的平均速率；

答案為：；

(3)合成氨反應為： ，實際消耗1molN2、3molH2，生成2molNH3，則消耗1molN2吸收能量946 kJ、消耗3molH2吸收能量3×436 kJ、生成2molNH3放出能量6×391 kJ，則1mol N2 完全反應生成NH3時放出92kJ 能量；

答案為：92；

但合成氨反應是可逆反應，當1mol N2 完全反應生成NH3時，實際提供的反應物必定大于1molN2和3molH2，若將1molN2和3molH2放在反應容器中，使它們充分反應，實際不可能完全消耗，故反應的熱量變化總小于計算值；

答案為：該反應為可逆反應，充分反應的最終結果是達到最大限度時，轉化率小于100%，因此放出的熱量總是小于理論計算值；

(4)該反應為2X3Y＋Z；

A．容器內各氣體組分的質量分數不再發生改變，則各成分的濃度不再變化，已達平衡，A符合；

B．容器內氣體的壓強不再發生改變，則各成分的物質的量、濃度不再變化，B符合；

C．容器內氣體的密度不會隨著反應而變化，故密度不再發生改變，不能說明已經平衡，C不符合；

D．氣體的物質的量、混合氣體的平均相對分子質量會隨著反應而變化，故混合氣體的平均相對分子質量不再發生改變，則各成分的物質的量不再變化說明已達平衡，D符合；

答案為：ABD。