Question

1．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，合成氨工業(yè)在國民生產(chǎn)中有重要意義．以下是關于合成氨的有關問題，請回答：
（1）若在一容積為2L的密閉容器中加入0.2mol的N₂和0.6mol的H₂在一定條件下發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，若在5分鐘時反應達到平衡，此時測得NH₃的物質的量為0.2mol．則前5分鐘的平均反應速率v（N₂）=0.01mol/（L•min）．平衡時H₂的轉化率為50%．
（2）平衡后，若提高H₂的轉化率，可以采取的措施有CD
A．加了催化劑               B．增大容器體積
C．降低反應體系的溫度       D．加入一定量N₂
（3）若在0.5L的密閉容器中，一定量的氮氣和氫氣進行如下反應：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其化學平衡常數(shù)K與溫度T的關系如表所示：請完成下列問題：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

①該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②試比較K₁、K₂的大小，K₁＞ K₂ （填“＜”“＞”或“=”）；
③下列各項能作為判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是C（填序號字母）
A、容器內N₂、H₂、NH₃的物質的量濃度之比為1：3：2
B、v（N₂）正=3v（H₂）逆
C、容器內混合氣體的壓強保持不變
D、混合氣體的密度保持不變
④400℃時，當測得NH₃、N₂和H₂的物質的量分別為3mol、2mol和1mol時，則該反應的v（N₂）_正＞v（N₂）_逆 （填“＜”“＞”或“=”）．
（4）某溫度下上述反應平衡時，恒容、升高溫度，則原化學平衡向逆反應方向移動（填“正”或“逆”），正反應速率增大（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），容器內混合氣體的壓強增大．

Answer 1

分析 （1）5min達平衡，△c（NH₃）=0.1mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NH₃），再根據(jù)反應速率之比等于系數(shù)之比計算v（N₂）；利用濃度變化量之比等于化學計量數(shù)之比，根據(jù)△c（NH₃）計算△c（H₂），再根據(jù)n=cV計算參加反應的氫氣的物質的量，據(jù)此計算轉化率．
（2）要增加NH₃產(chǎn)率，應使平衡向正反應移動，結合選項分析平衡移動．
（3）①平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；
②對于放熱反應，溫度越高，平衡逆向移動，反應平衡常數(shù)越�。�
③根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)判斷；
④化學平衡常數(shù)，正反應平衡常數(shù)和你反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)的關系來確定平衡的移動方向；
（4）依據(jù)反應特征，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，反應是氣體體積減小的放熱反應，結合化學平衡移動原理分析判斷．

解答 解：（1）5min達平衡，△c（NH₃）=0.1mol/L，所以v（NH₃）=$\frac{0.1mol/L}{5min}$=0.02mol/（L•min），根據(jù)反應速率之比等于系數(shù)之比，則v（N₂）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/（L•min）=0.0mol/（L•min）；
△c（NH₃）=0.1mol/L，濃度變化量之比等于化學計量數(shù)之比，所以△c（H₂）=$\frac{3}{2}$△c（NH₃）=$\frac{3}{2}$×0.1mol/L=0.15mol/L，故參加反應的氫氣的物質的量為0.15mol/L×2L=0.3mol，所以氫氣的轉化率為$\frac{0.3mol}{0.6mol}$×100%=50%，
故答案為：0.01mol/（L•min）；50；
（2）A．催化劑不改變平衡移動，故A錯誤；
B．增大容器體積，相當于減小壓強，平衡逆反應方向移動，故B錯誤；
C．反應為放熱反應，降低溫度，平衡向正反應移動，故C正確；
D．加入一定量N₂，平衡向正反應方向移動，故D正確．
故選：CD；
（3）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②該反應正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，生成物濃度減小，反應物濃度增大，所以K₁＞K₂，故答案為：＞；
③N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，反應是氣體體積減小的放熱反應，則
A、容器內各物質的濃度之比等于計量數(shù)之比，不能證明正逆反應速率相等，故A錯誤；
B、不同物質的正逆反應速率之比等于其計量數(shù)之比是平衡狀態(tài)，3υ（N₂）（正）=υ（H₂）（逆）是平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C、容器內壓強不變，氣體的物質的量不變，該反應達平衡狀態(tài)，故C正確；
D、如果是在密閉容器中反應，質量不變，體積不變，密度始終不變，故D錯誤；
故答案為：C；          
④400℃時，反應2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的化學平衡常數(shù)K的值和反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)呈倒數(shù)，所以K=$\frac{1}{0.5}$=2；
容器的體積為0.5L，NH₃和N₂．H₂的物質的量濃度分別為：6mol/L、4mol/L、2mol/L，400℃時，濃度商Q_c=$\frac{4×{2}^{3}}{{6}^{2}}$=$\frac{8}{9}$＜K=2，說明反應正向進行，因此有v（N₂）_正＞v（N₂）_逆；
故答案為：＞；
（4）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，反應是氣體體積減小的放熱反應，反應平衡時，恒容、升高溫度，平衡向吸熱反應方向進行，則原化學平衡向逆反應方向進行，反應速率增大，正逆反應速率都增大，容器內氣體壓強增大，
故答案為：逆；增大；增大．

點評 本題考查化學平衡常數(shù)及影響因素、意義，反應速率計算等，題目難度中等，注意化學平衡常數(shù)大小說明反應進行程度，與反應難易無關、與反應速率無關．