問題詳情:
在恆温、體積為1.0L的密閉容器中通入1.0 mol N2和x mol H2發生如下反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),20 min後達到平衡,測得反應放出的熱量為18.4 kJ,混合氣體的物質的量為1.6 mol,容器內的壓強變為原來的80%。請回答下列問題:
(1)20 min內,υ(N2)=____________________。
(2)該反應的熱化學方程式為______________________________。
(3)下列敍述中能表示該反應達到平衡狀態的是_________(填序號)。
①N2體積分數保持不變
②單位時間斷裂0.3 mol H-H鍵,同時生成0.6 mol N-H鍵
③混合氣體的密度不再改變
④2υ正(H2)=3υ逆(NH3)
⑤混合氣體的平均摩爾質量不再改變
【回答】
【*】 (1). υ(N2)=0.010 mol/(L·min) (2). N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H=-92 kJ/mol (3). ①④⑤
【解析】
【分析】
本題考查化學反應速率的計算、熱化學方程式的書寫、平衡標誌的判斷方法,其中化學平衡狀態的判斷標誌是常考題型,也是易錯題。利用三段式分析計算反應速率與化學平衡轉化率是常見的解題方法。
【詳解】設平衡時氮氣轉化率為a,則
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
開始的量(mol)1.0 x 0
改變的量(mol)a 3a 2a
平衡的量(mol)1.0-a x-3a 2a
= 80%,解得x=1.0,2.0-2a=1.6,解得a=0.2 = 20%。
(1)20min內,υ(N2)= = 0.01 mol/(L·min);
(2) 0.2mol氮氣參與反應時放出18.4kJ熱量,則1mol氮氣參與反應時的焓變為 =-92kJ/mol,該反應的熱化學方程式為N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ∆H =-92 kJ/mol;
(3)根據“變量不變達平衡”原則來進行判斷。①反應為氣體體積縮小的反應,N2體積分數為變量,當其體積分數保持不變時反應達平衡狀態,故正確;②單位時間斷裂0.3mol H- H鍵,同時生成0.6 molN-H鍵,都是指正反應速率,無法説明正逆反應速率相等,反應不一定達平衡,故錯誤;③反應在恆容條件下進行且所有反應物均為氣體,密度不是變量,故混合氣體的密度不再改變反應不一定達平衡,故錯誤;④2υ正(H2)=3υ逆(NH3),説明正逆反應速率相等,反應達平衡狀態,故正確;⑤混合氣體的平均摩爾質量為變量,若其不再改變則反應達平衡,故正確,*選①④⑤;
知識點:化學平衡單元測試
題型:填空題