在恒温、体积为1.0L的密闭容器中通入1.0molN2和xmolH2发生如下反应N2(g)+3H2(g)2NH...
问题详情:
在恒温、体积为1.0L的密闭容器中通入1.0 mol N2和x mol H2发生如下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),20 min后达到平衡,测得反应放出的热量为18.4 kJ,混合气体的物质的量为1.6 mol,容器内的压强变为原来的80%。请回答下列问题:
(1)20 min内,υ(N2)=____________________。
(2)该反应的热化学方程式为______________________________。
(3)下列叙述中能表示该反应达到平衡状态的是_________(填序号)。
①N2体积分数保持不变
②单位时间断裂0.3 mol H-H键,同时生成0.6 mol N-H键
③混合气体的密度不再改变
④2υ正(H2)=3υ逆(NH3)
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
【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】
本题考查化学反应速率的计算、热化学方程式的书写、平衡标志的判断方法,其中化学平衡状态的判断标志是常考题型,也是易错题。利用三段式分析计算反应速率与化学平衡转化率是常见的解题方法。
【详解】设平衡时氮气转化率为a,则
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
开始的量(mol)1.0 x 0
改变的量(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内,υ(N2)= = 0.01 mol/(L·min);
(2) 0.2mol氮气参与反应时放出18.4kJ热量,则1mol氮气参与反应时的焓变为 =-92kJ/mol,该反应的热化学方程式为N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ∆H =-92 kJ/mol;
(3)根据“变量不变达平衡”原则来进行判断。①反应为气体体积缩小的反应,N2体积分数为变量,当其体积分数保持不变时反应达平衡状态,故正确;②单位时间断裂0.3mol H- H键,同时生成0.6 molN-H键,都是指正反应速率,无法说明正逆反应速率相等,反应不一定达平衡,故错误;③反应在恒容条件下进行且所有反应物均为气体,密度不是变量,故混合气体的密度不再改变反应不一定达平衡,故错误;④2υ正(H2)=3υ逆(NH3),说明正逆反应速率相等,反应达平衡状态,故正确;⑤混合气体的平均摩尔质量为变量,若其不再改变则反应达平衡,故正确,*选①④⑤;
知识点:化学平衡单元测试
题型:填空题
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