Question

合成氨的熱化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1．現(xiàn)將1mol N₂（g），3mol H₂（g）充入一容積為2L的密閉容器中，在500℃下進行反應，10min時達到平衡，NH₃的體積分數(shù)為ω，下列說法中正確的是（　�。�

• A、若達到平衡時，測得體系放出9.24 kJ熱量，則H₂反應速率變化曲線如圖a所示
• B、反應過程中，混合氣體平均相對分子質(zhì)量為M，混合氣體密度為d，混合氣體壓強為P，三者關系如圖b
• C、如圖c所示，容器Ⅰ和Ⅱ達到平衡時，NH₃的體積分數(shù)為ω，則容器Ⅰ放出熱量與容器Ⅱ吸收熱量之和為92.4 kJ
• D、若起始加入物料為1 mol N₂，3 mol H₂，在不同條件下達到平衡時，NH₃的體積分數(shù)變化如圖d所示

Answer 1

分析：A、達到平衡時放出的熱量為9.24kJ，由熱化學方程式可知參加反應的氫氣的物質(zhì)的量為0.3mol，10min內(nèi)氫氣的平均速率為0.015mol/（L?min），反應速率應為由高到低；
B、混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度為定值；隨反應進行、混合氣體的物質(zhì)的量減小，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大、混合氣體的壓強降低；
C、恒溫恒容下，容器Ⅱ中按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化為N₂、H₂，可得N₂1mol、H₂3mol，容器Ⅰ、容器Ⅱ內(nèi)為等效平衡．平衡時容器內(nèi)對應各物質(zhì)物質(zhì)的量相等，令平衡時容器內(nèi)N₂為nmol，結合熱化學方程式計算；
D、增大壓強平衡向正反應方向移動，升高溫度平衡向逆反應方向移動．據(jù)此判斷平衡時NH₃的體積分數(shù)．

解答：解：A、反應開始速率相對較快，達平衡前反應速率相對較慢，所以反應速率應為由高到低，達到平衡時放出的熱量為9.24kJ，由熱化學方程式可知參加反應的氫氣的物質(zhì)的量為0.3mol，10min內(nèi)氫氣的平均速率為0.015mol/（L?min），最低反應速率應小于0.015mol/（L?min），故A錯誤；
B、混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度為定值；隨反應進行、混合氣體的物質(zhì)的量減小，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大、混合氣體的壓強降低，故B錯誤；
C、恒溫恒容下，容器Ⅱ中按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化為N₂、H₂，可得N₂1mol、H₂3mol，容器Ⅰ、容器Ⅱ內(nèi)為等效平衡．兩種途徑中達到平衡時，NH₃的體積分數(shù)均為ω，平衡時容器內(nèi)對應各物質(zhì)物質(zhì)的量相等，令平衡時容器內(nèi)N₂為nmol，則容器Ⅰ中放出的熱量為（1-n）mol×92.4kJ/mol=92.4（1-n）kJ，容器Ⅱ內(nèi)吸收的熱量為nmol×92.4kJ/mol=92.4nkJ，容Ⅰ中放出的熱量與Ⅱ中吸收的熱量之和為92.4（1-n）kJ+92.4nkJ=92.4kJ，故C正確；
D、起始加入的物料均為1molN₂、3molH₂，在不同條件下達到平衡時，比較500℃、2L與500℃、1L，體積小壓強大，反應速率快，達到平衡時間短，平衡向正反應移動，平衡時NH₃的體積分數(shù)相對較大；比較500℃、2L與400℃、2L，溫度增大，反應速率快，達到平衡時間短，平衡向逆反應移動，平衡時NH₃的體積分數(shù)相對較小，故D錯誤．
故選C．

點評：本題考查平衡移動圖象、等效平衡、外界對平衡及反應速率的影響等，難度中等，注意D選項中定一議二與先拐先平原則的利用．