Question

(1)氨气可作为脱硝剂，在恒温恒容密闭容器中充入一定量的 NO 和 NH₃，在 一定条件下发生反应：6NO(g) + 4NH₃(g) 5N₂(g) +6H₂O(g)。

①能说明该反应已达到平衡状态的标志是 ___________

a．反应速率 v( NH₃) =v( N₂)

b．容器内压强不再随时间而发生变化

c．容器内 N₂ 的物质的量分数不再随时间而发生变化

d．容器内 n(NO)∶n(NH₃)∶n(N₂)∶n(H₂O) = 6∶4∶5∶6

e．12molN-H 键断裂的同时生成 5mol N≡N 键

f．混合气体的总质量不随时间的变化而变化

②某次实验中测得容器内 NO 及 N₂ 的物质的量随时间变化如图所示，图中 b 点 对应的速率关系是v(正) ___________ v(逆)（填﹥、﹤或﹦），d 点对应的速率关系是v(正) ___________ v(逆)

（填﹥、﹤或﹦）。

(2)298 K 时，若已知生成标准状况下 2.24LNH₃时放出热量为 4.62kJ。写出合成氨反应的热化学方程式___________。在该温度下，取 1molN₂和 3mol H₂ 放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量总小于 92.4 kJ， 其原因是___________。

(3)一定条件下，在 2L密闭容器内，反应 2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH＝－180 kJ·mol－1，n(NO₂)随时间变化如下表：

①用 N₂O₄ 表示 0～2 s 内该反应的平均速率为__________。在第 5s 时，NO₂ 的转化 率为____________。（转化率是指某一反应物转化的百分率。）

②根据上表可以看出，随着反应进行，反应速率逐渐减小，其原因是______________。

Answer

bc ＞ = N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol 该反应是可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应，所以放出的热量总是小于92.4kJ 0.00375 mol•L-1•s-1 87.5% 随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率减小

【解析】

（1）①根据化学平衡状态的特征分析判断；②根据图象，结合化学平衡的建立和达到平衡时ν(正)与ν(逆)相等判断。

(2)每生成2.24L氨气，同时放出4.62kJ的热量，据此计算生成2mol氨气放出的热量，在写出热化学方程式，结合可逆反应的特征分析解答；

(3)结合v=结合化学反应速率之比等于化学计量数之比计算反应速率，并根据浓度对反应速率的影响分析解答。

(1)①a．该反应达到平衡状态时，5v(NH3)正=4v(N2)逆，v( NH3) =v( N2)，不能判断正逆反应速率的关系，故a错误；b．该反应是一个反应前后气体体积增大的可逆反应，当反应达到平衡状态时，容器内压强不随时间的变化而变化，所以能判断反应是否达到平衡状态，故b正确；c．容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化，说明N2浓度不再改变，能判断达到平衡状态，故c正确；d．容器内 n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O) = 6∶4∶5∶6，不能说明浓度是否发生变化，不能判断达到平衡状态，故d错误；e．12molN-H 键断裂的同时一定会生成 5mol N≡N 键，都表示正反应速率，不能判断达到平衡状态，故e错误；f．反应前后都是气体，混合气体的总质量始终不变，混合气体的总质量不随时间的变化而变化，不能判断达到平衡状态，故f错误；故答案为：bc；

②图中b点没有达到平衡，反应仍在正向进行，所以图中b点对应的速率关系是v(正)＞v(逆)；d点达到平衡状态，ν(正)=ν(逆)相等，故答案为：＞；=；

(2) 标准状况下，2.24LNH3的物质的量==0.1mol，放出4.62kJ的热量，则生成2mol氨气放热×4.62kJ=92.4kJ，反应的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol，合成氨的反应是可逆反应，△H=-92.4kJ/mol是1molN2 和3molH2完全反应放出的热量，因此将1molN2 和3molH2在此条件下反应，放出的热量一定小于92.4kJ，故答案为：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol；该反应是可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应，所以放出的热量总是小于92.4kJ；

(3)①用NO2表示0～2s内该反应的平均速度为=0.0075 mol•L-1•s-1；则用 N2O4 表示 0～2 s 内该反应的平均速率为×0.0075 mol•L-1•s-1=0.00375 mol•L-1•s-1，在第5s时，NO2的转化率为×100%=87.5%，故答案为：0.00375 mol•L-1•s-1；87.5%；

②根据上表可以看出，随着反应进行，反应速率逐渐减小，其原因是随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率减小，故答案为：随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率减小。