Question

【題目】氨氣是化工生產的主要原料之一，氨氣的用途非常廣泛。在一固定容積為2 L的密閉容器內加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，發生如下反應： N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-Q kJ/mol(Q>0)。

(1)該反應所用的催化劑是_______（填寫名稱）；該反應450℃時的平衡常數______500℃時的平衡常數（填“>”、“<”或“=”）。

(2)下列描述中能說明上述反應已達平衡的是_______

A. 3v正(H2)=2v逆(NH3) B.容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化

C.容器中氣體的密度不隨時間而變化 D.容器中氣體的分子總數不隨時間而變化

(3)上述反應若第5分鐘時達到平衡，測得NH3的物質的量為0.2 mol計算從反應開始到平衡時，平均反應速率v(N2)為______________。

(4)在另一容積可變的容器內加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在相同條件下發生上述反應，則產生的NH3的物質的量比原平衡產生的NH3______（填“多”或“少”或”“一樣”）。

(5)工廠生產的氨水稀釋后可作肥料。稀釋氨水時，隨著水的增加溶液中減少的是_______

a. b. c. d.

(6)液氨和水類似，也能電離：2NH3NH4++ NH2-，某溫度時，其離子積K=2×l0-30。該溫度下：①將少量NH4Cl固體加入液氨中，K____2×10-30（填“<”、“>”或“=”）；

②將少量金屬鈉投入液氨中，完全反應后所得溶液中各微粒的濃度大小關系為：____。

Answer 1

【答案】鐵觸媒 > BD 0.01 mol/(Lmin) 多 bd = c(NH3)>c(NH2-)>c(Na+)>c(NH4+)

【解析】

(1)工業合成氨的催化劑是以鐵為載體的催化劑為鐵觸媒，正反應是放熱反應，溫度升高，化學平衡向逆反應方向進行，平衡常數減小，反應450℃的平衡常數大于500℃時的平衡常數；

(2)A. 化學反應速率之比等于系數之比，當2v正(H2)=3v逆(NH3)才證明平衡，A錯誤；

B. 該反應是反應前后氣體體積改變的反應，若氣體的物質的量不變，反應達到平衡；

C. 結合氣體的質量和體積分析；

D. 根據氣體的物質的量的變化分析；

(3)如上述反應若第5分鐘時達到平衡，測得NH3的物質的量為0.2 mol，根據速率定義式計算然后根據反應速率之比等于化學方程式系數之比，平均反應速率v(N2)；

(4) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是氣體體積減小的反應，隨著反應的進行，氣體的物質的量減小，體系的壓強減小，在另一容積可變的容器內加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在相同條件下發生上述反應，隨著反應的進行，體系的壓強不變，與原平衡相比，相當于增大壓強，然后利用壓強對化學平衡移動的影響分析；

(5)根據氨水中的反應平衡、電離平衡移動分析解答；

(6)①K只與溫度有關，溫度不變K值不變；

②根據濃度對電離平衡移動的影響分析判斷。

(1)工業合成氨的催化劑是以鐵為載體的催化劑為鐵觸媒，正反應是放熱反應，溫度升高，化學平衡向逆反應方向進行，平衡常數減小，反應450℃的平衡常數大于500℃時的平衡常數；

(2)A. 化學反應速率之比等于系數之比，當2v正(H2)=3v逆(NH3)才證明平衡，A錯誤；

B. 該反應是反應前后氣體體積改變的反應，氣體的質量不變，若氣體的物質的量不變，單位物質的量的氣體的質量不變，氣體的平均相對分子質量也不變，反應達到平衡，B正確；

C. 容器中氣體的密度=，氣體的質量和體積總是不變，所以氣體的密度始終保持不變，則不能根據密度不變判斷反應是否處于平衡狀態，C錯誤；

D. 容器中氣體的分子總數不隨時間而變化證明各組分濃度保持不變了，反應達到平衡狀態，D正確；

故合理選項是BD；

(3)如上述反應若第5分鐘時達到平衡，測得NH3的物質的量為0.2 mol，從反應開始到平衡時，氨氣的反應速v(HN3)==0.02 mol/(Lmin)，由于反應速率之比等于化學方程式系數之比，平均反應速率v(N2)=0.5×v(NH3)=0.01 mol/(Lmin)；

(4) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是氣體體積減小的反應，隨著反應的進行，氣體的物質的量減小，體系的壓強減小，在另一容積可變的容器內加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在相同條件下發生上述反應，隨著反應的進行，體系的壓強不變，與原平衡相比，相當于增大壓強，增大壓強，化學平衡向氣體體積減小的正反應方向移動，則反應達到平衡時產生的NH3的物質的量比原平衡時多；

(5)在氨水中存在化學平衡：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-

a.加水稀釋氨水時，c(NH4+)、c(NH3·H2O)都降低，電離平衡正向移動，使c(NH3·H2O)減小的倍數大于c(NH4+)，所以增大，a不符合題意；

b.加水稀釋氨水時，c(OH-)、c(NH3·H2O)都降低，電離平衡正向移動，使c(NH3·H2O)在稀釋的基礎上進一步減小，而c(OH-)在稀釋的基礎上又有所增加，所以減小，b符合題意；

c. 稀釋氨水時，氫氧根離子和銨根離子的濃度減小，氫離子的濃度增大，增大，c不符合題意；

d. /span>稀釋氨水時，氫氧根離子和銨根離子的濃度減小，氫離子的濃度增大，的值減小， d符合題意；

故合理選項是bd；

(6)①K只與溫度有關，溫度不變K值不變，所以在該溫度下加入NH4Cl后，液NH3電離平衡常數K=2×10-30；

②液氨存在電離平衡：2NH3NH4++ NH2-，電離程度是微弱的，主要以NH3形式存在，將少量金屬鈉投入液氨中，2NH4++2Na=NH3↑+2Na++H2↑，反應消耗NH4+，使電離平衡正向移動，但平衡移動的趨勢是微弱的，所以最終達到平衡時，其中離子濃度大小關系為c(NH3)>c(NH2-)>c(Na+)>c(NH4+)。