Question

(1)氮是动植物生长不可缺少的元素，合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大。已知：H-H 的键能为 436 kJ/mol，N-H 的键能为 391 kJ/mol，生成 1mol NH₃ 过程中放出 46 kJ 的热量，则 N≡N 的键能为____________________。

(2)某温度时，在一个 10 L 的恒容容器中，X、Y、 Z 均为气体，三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示：

根据图中数据填空：

①该反应的化学方程式为 ___________________________；

②反应开始至 2 min，以气体 X 表示的平均反应速率为_____________________；

(3)将 a mol X 与 b mol Y 的混合气体发生上述反应，反应到某时刻各物质的量恰好满足：n(X) = n(Y) = 2n(Z)，则原混合气体中 a:b= _____________；

(4)在恒温恒容的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时：a. 混合气体的压强；b.混合气体的密度；c.混合气体的平均相对分子质量；d.混合气体的颜色。

①一定能证明 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g)达到平衡状态的是(填字母，下同)_____________；

②一定能证明 I₂(g)＋H₂(g)⇌2HI(g)达到平衡状态的是________________；

③一定能证明 A(s)＋2B(g)⇌C(g)＋D(g)达到平衡状态的是__________________。

Answer

946 kJ/mol； 3X + Y ⇌ 2Z； 0.015 mol/（L•min）； 7:5； a c； d； b c。

【解析】

(1) 根据反应热等于反应物键能总和与生成物键能总和之差可计算得到N≡N 的键能；

(2) ①化学方程式中，化学计量数之比等于各个物质的量的变化量之比；

②根据化反应速率 来计算化学反应速率；

(3) 根据化学反应中的三段式进行计算；

(4) 根据化学平衡状态的特征判断，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化。解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态，以此解答该题。

(1)设N≡N的键能为x kJ/mol，根据题意写出热化学方程式；ΔH = - 46 kJ/mol，根据反应热等于反应物键能总和与生成物键能总和之差可得：

，解得x = 946，因此N≡N的键能为946 kJ/mol；

故答案为：946 kJ/mol。

(2) ①根据图示内容可知，X和Y是反应物，Z是生成物，X、Y、Z的变化量之比是0.3:0.1:0.2 = 3:1:2，因此反应的化学方程式为：

3X + Y ⇌ 2Z；

故答案为：3X + Y ⇌ 2Z；

②反应开始至2 min，以气体X表示的平均反应速率为：v = 0.3 mol÷10 L÷2 min = 0.015 mol/（L•min）；

故答案为：0.015 mol/（L•min）；

(3)设Y的变化量是x mol，

当n(X) = n(Y) = 2n(Z) 时，可得：a-3x = b-x = 4x，则a = 7x，b = 5x，所以原混合气体中a:b = 7:5；

故答案为：7:5；

(4)①对于反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，a.混合气体的压强不再发生变化，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故a正确；b.该反应中混合气体的密度一直不变，故b错误；c.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故c正确；d. SO2、O2和SO3均为无色，混合气体的颜色一直不变，故d错误；

故选：a c；

②对于反应I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)，a.该反应中混合气体的压强一直不变，故a错误；b.该反应中混合气体的密度一直不变，故b错误；c.该反应中混合气体的平均相对分子质量一直不变，故c错误；d.混合气体的颜色不再发生变化，说明碘蒸气的浓度不变，反应达平衡状态，故d正确；

故选：d；

③对于反应A(s)＋2B(g)⇌C(g)＋D(g)，a.该反应中混合气体的压强一直不变，故a错误；b.混合气体的密度不变，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，故b正确；c.混合气体的平均相对分子质量不变，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，故c正确；d.由于B、C、D三种气体的颜色未知，因此混合气体的颜色一直不变无法判断是否达平衡状态，故d错误；

故选：b c。