Question

11．對(duì)工業(yè)合成氨條件的探索一直是化學(xué)工業(yè)的重要課題，在恒溫恒容的甲容器、恒溫恒壓的乙容器中分別進(jìn)行合成氨反應(yīng)，如圖（圖中所示數(shù)據(jù)均為初始物理量）．t分鐘后反應(yīng)均達(dá)到平衡，生成的NH₃均為0.4mol（忽略水對(duì)壓強(qiáng)的影響及氨氣的溶解）．

①判斷甲容器中的反應(yīng)達(dá)平衡的依據(jù)是ACE．（填寫相應(yīng)編號(hào)）
A．壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變      B．氣體的密度不隨時(shí)間改變       C．c（N₂）不隨時(shí)間改變
D．單位時(shí)間內(nèi)生成2mol NH₃的同時(shí)消耗1mol N₂
E．單位時(shí)間內(nèi)斷裂3mol H-H鍵，同時(shí)斷裂6mol N-H鍵
②該條件下甲容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{400}{27}$；平衡時(shí)，甲的壓強(qiáng)P_平=$\frac{3}{4}$P₀
（用初始?jí)簭?qiáng)P₀表示）．

Answer 1

分析 ①可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡；
②甲容器t分鐘后反應(yīng)均達(dá)到平衡，生成的NH₃均為0.4mol，則：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：0.4    1.2       0
變化量（mol）：0.2    0.6       0.4
平衡量（mol）：0.2    0.6       0.4
再根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)，恒溫恒容下壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比．

解答 解：①A．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，當(dāng)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變，說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故A正確；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度為定值，故B錯(cuò)誤；
C．到達(dá)平衡時(shí)各組分濃度保持不變，c（N₂）不隨時(shí)間改變，說到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．單位時(shí)間內(nèi)生成2molNH₃的同時(shí)消耗1molN₂，均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，故D錯(cuò)誤；
E．單位時(shí)間內(nèi)斷裂3molH-H鍵，同時(shí)斷裂6molN-H鍵，而斷裂6molN-H鍵會(huì)生成3molH-H鍵，氫氣的生成速率與消耗速率相等，反應(yīng)到達(dá)平衡，故E正確，
故選：ACE；
②甲容器t分鐘后反應(yīng)均達(dá)到平衡，生成的NH₃均為0.4mol，則：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：0.4     1.2       0
變化量（mol）：0.2     0.6       0.4
平衡量（mol）：0.2     0.6       0.4
則平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.4}{2}）^{2}}{\frac{0.2}{2}×（\frac{0.6}{2}）^{3}}$=$\frac{400}{27}$，
恒溫恒容下壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，則平衡時(shí)，甲的壓強(qiáng)P_平=$\frac{1.2mol}{1.6mol}$P₀=$\frac{3}{4}$P₀，
故答案為：$\frac{400}{27}$；$\frac{3}{4}$P₀．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷，注意三段式在化學(xué)平衡計(jì)算中應(yīng)用，注意判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡．