Question

（12分）运用化学反应原理研究元素及其化合物的反应有重要意义。

工业合成氨过程中，N₂和H₂反应生成NH₃：N₂(g)＋3H₂(g)  2NH₃(g)。混合体系中NH₃的百分含量和温度的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。根据图示回答下列问题：

（1）N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)的ΔH________0(填“>”或“<”)。

（2）若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡_______移动(填“向左”、“向右”或“不移动”) 。

（3）若温度为T₁时，反应进行到状态D时，v_正_____v_逆(填“>”、“<”或“＝”)。

（4）在体积为5 L的恒温、恒容密闭容器中，起始时投入2 mol N₂、3 mol H₂，经过10 s达到平衡，测得平衡时NH₃的物质的量为0.8 mol。

①达平衡时N₂的转化率＝________。

②容器中反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。

t₂时改变了某一种条件，改变的条件可能是__________、____________________(填写两项)。

Answer

（12分）每个空2分

（1）＜ （2）向左 （3）＞ （4）①20% ②升高温度 增大氨的浓度

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知，随着温度的升高，NH3的百分含量逐渐减小，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以正反应为放热反应，ΔH < 0。

（2）若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，反应体系中气体压强减小，平衡向气体系数增大的方向移动，即向向左移动。

（3）状态D在NH3的百分含量曲线以下，说明NH3的百分含量小于平衡时NH3的百分含量，反应正在向右进行，所以v正 > v逆。

（4）①根据“三段式”进行计算，N2 + 3H2 2NH3

起始物质的量（mol） 2 3 0

转化物质的量（mol） 0.4 1.2 0.8

平衡物质的量（mol） 1.6 1.8 0.8

则N2的转化率=0.4mol÷2mol×100%=20%。

②根据图像可知t2时逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，因为N2与H2的反应是放热反应，所以改变的条件可能是：升高温度或增大氨的浓度。

考点：本题考查化学反应速率与化学平衡、图像的分析、化学计算。