Question

某温度下，在 2 L 恒容密闭容器中 3 种物质间进行反应，X、Y、Z 的物质的量随时间的变化曲线如图所示，反应在 t₁ min 时达到平衡。

(1)请写出该反应的化学方程式：____________________________

(2)若上述反应中X、Y、Z 分别为NH₃、H₂、N₂的一种，在此t₁ min 时间内，用H₂ 表示该反应的平均速率υ(H₂)为____________________________

(3)拆开 1mol 共价键所需吸收的能量如下表：

共价键	H－H	N≡N	N－H
吸收的能量/kJ	436	946	391

1mol N₂ 完全反应生成NH₃__________(填：吸收或放出多少)kJ 能量。但事实上，将 1molN₂ 和3molH₂放在反应容器中，使它们充分反应，反应的热量变化总小于计算值，原因是________________________________

(4)下列叙述能判断该反应达到平衡状态的是___________(填字母代号)。

A．容器内各气体组分的质量分数不再发生改变

B．容器内气体的压强不再发生改变

C．容器内气体的密度不再发生改变

D．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变

Answer

2X⇌3Y＋Z 0.6/t1 (mol.L-1.min-1) 放出92 该反应为可逆反应，充分反应的最终结果是达到最大限度时，转化率小于100%,因此放出的热量总是小于理论计算值 ABD

【解析】

(1)分析图像中X、Y、Z物质的量的变化值之比，据此写出该反应的化学方程式；

(2)按定义计算用H2 表示该反应的平均速率υ(H2)即可；

(3)通过表格种的键能数据，反应中放出的热量等于生成物的总键能减去反应物的总键能；反应的热量变化与实际消耗的反应物的物质的量成正比；

(4)按平衡状态的特征“等”、“定”，判断选项即可；

(1)由图象可以看出，X的物质的量逐渐减小，则X为反应物，Y、Z的物质的量逐渐增多，Y、Z为生成物，当反应到达2min时，△n(X)=0.8mol，△n(Y)=1.2mol，△n(Z)=0.4mol，化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比，则△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=2：3：1，所以反应的化学方程式为：2X⇌3Y+Z；

答案为：2X⇌3Y+Z；

(2)若上述反应中X、Y、Z 分别为NH3、H2、N2的一种，则Y为氢气，在此t1 min 时间内，用H2 表示该反应的平均速率；

答案为：；

(3)合成氨反应为： ，实际消耗1molN2、3molH2，生成2molNH3，则消耗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，则1mol N2 完全反应生成NH3时放出92kJ 能量；

答案为：92；

但合成氨反应是可逆反应，当1mol N2 完全反应生成NH3时，实际提供的反应物必定大于1molN2和3molH2，若将1molN2和3molH2放在反应容器中，使它们充分反应，实际不可能完全消耗，故反应的热量变化总小于计算值；

答案为：该反应为可逆反应，充分反应的最终结果是达到最大限度时，转化率小于100%，因此放出的热量总是小于理论计算值；

(4)该反应为2X⇌3Y＋Z；

A．容器内各气体组分的质量分数不再发生改变，则各成分的浓度不再变化，已达平衡，A符合；

B．容器内气体的压强不再发生改变，则各成分的物质的量、浓度不再变化，B符合；

C．容器内气体的密度不会随着反应而变化，故密度不再发生改变，不能说明已经平衡，C不符合；

D．气体的物质的量、混合气体的平均相对分子质量会随着反应而变化，故混合气体的平均相对分子质量不再发生改变，则各成分的物质的量不再变化说明已达平衡，D符合；

答案为：ABD。