Question

20．在一定條件下，將1.00molN₂（g）與3.00molH₂（g）混合于一個(gè)10.0L密閉容器中，在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)NH₃（g）的平衡濃度如圖所示．其中溫度為T₁時(shí)平衡混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25.0%．
（1）當(dāng)溫度由T₁變化到T₂時(shí)，平衡常數(shù)關(guān)系K₁＞K₂（填“＞”，“＜”或“=”），焓變△H＜0．（填“＞”或“＜”）
（2）該反應(yīng)在T₁溫度下5.0min達(dá)到平衡，這段時(shí)間內(nèi)N₂的化學(xué)反應(yīng)速率為0.008mol/（L．min）．N₂的轉(zhuǎn)化率40%
（3）T₁溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K₁=18.3．
（4）T₁溫度時(shí)，若測(cè)得高爐中c（N₂）=0.5mol/L，c（H₂）=0.5mol/L，c（NH₃）=0.5mol/L在這種情況下，該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)否（填是或否），此時(shí)反應(yīng)速率是v正＞v逆（填＞，＜，=）．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，溫度越高，平衡時(shí)NH₃的濃度越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，平衡常數(shù)減小；
（2）將1.00molN₂（g）與3.00molH₂（g）混合于一個(gè)10.0L密閉容器中，溫度為T₁時(shí)平衡混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25.0%，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol）：1      3        0
變化（mol）：n      3n       2n
平衡（mol）：1-n    3-3n     2n
所以$\frac{2n}{4-2n}$=25%，解得n=0.4
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（N₂），N₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗的氮?dú)馕镔|(zhì)的量}{氮?dú)馄鹗嘉镔|(zhì)的量}$×100%；
（3）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)；
（4）計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而判斷v_正、v_逆相對(duì)大�。�

解答 解：（1）由圖可知，溫度越高，平衡時(shí)NH₃的濃度越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，故平衡常數(shù)關(guān)系K₁＞K₂，而升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0，
故答案為：＞；＜；
（2）將1.00molN₂（g）與3.00molH₂（g）混合于一個(gè)10.0L密閉容器中，溫度為T₁時(shí)平衡混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25.0%，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol）：1     3         0
變化（mol）：n     3n        2n
平衡（mol）：1-n   3-3n      2n
所以$\frac{2n}{4-2n}$=25%，解得n=0.4
故v（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{5min}$=0.008mol/（L．min），N₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，
故答案為：0.008mol/（L．min）；40%；
（3）T₁溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K₁=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.8}{10}）^{2}}{\frac{0.6}{10}×（\frac{1.8}{10}）^{3}}$≈18.3，
故答案為：18.3；
（4）此時(shí)濃度商Qc=$\frac{0．{5}^{2}}{0.5×0．{5}^{3}}$=4＜K=18.3，未處于平衡狀態(tài)，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，則v_正＞v_逆，
故答案為：否；＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算及應(yīng)用，難度中等，注意理解掌握平衡常數(shù)的應(yīng)用．