Question

11．一定條件下，在一容積為4L的密閉容器中通入0.4molN₂和1.2molH₂，發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0；
（1）當進行到第4分鐘時達到平衡，生成NH₃為0.4mol，則從開始到達平衡時NH₃的平均速率v（NH₃）=0.025 mol•L^-1•min^-1．
（2）該條件下，反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{3}）}$，若降低溫度，K值將增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）達到平衡后，若其它條件不變，把容器體積縮小一半，平衡將向正反應方向移動（填“向逆反應方向”、“向正反應方向”或“不”）．
（4）在三個相同的容器中各充入1molN₂和3molH₂，在不同條件下分別達到平衡，氨的體積分數(shù)隨時間變化如圖甲．下列說法正確的是c．

a．圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響，且p₂＞p₁
b．圖Ⅱ可能是不同溫度對反應的影響，且T₁＞T₂
c．圖Ⅲ可能是同溫同壓下，催化劑性能，1＞2
（5）常壓下，把H₂和用氦氣（He）稀釋的N₂分別通入一個加熱到570℃的電解池裝置，H₂和N₂便可在電極上合成氨，裝置中所用的電解質(zhì)（圖乙中黑細點）能傳導H⁺，則陰極的電極反應式為N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

Answer 1

分析 （1）第4分鐘時達到平衡，生成NH₃為0.4mol，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NH₃）；
（2）化學平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數(shù)中寫出；
正反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；
（3）體積減小，氣體壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動；
（4）a．增大壓強反應速率加快，平衡右移；
b．升高溫度反應速率加快，平衡逆向移動；
c．使用催化劑，不影響平衡移動，催化劑性能越大，反應速率越快；
（5）陰極發(fā)生還原反應，氮氣在陰極獲得電子，與電解質(zhì)傳導的H⁺結(jié)合生成氨氣．

解答 解：（1）第4分鐘時達到平衡，生成NH₃為0.4mol，達到平衡時氨氣濃度增加了$\frac{0.4mol}{4L}$=0.10mol/L，v（NH₃）=$\frac{0.1mol/L}{4min}$=0.025 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.025 mol•L^-1•min^-1；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{3}）}$，正反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{3}）}$；增大；
（3）該反應是氣體體積減小的反應，把容器的體積縮小一半，增大了反應體系的壓強，增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動，
故答案為：向正反應方向；
（4）a．增大壓強反應速率加快，故壓強p₂＞p₁，但平衡正向移動，氨氣體積分數(shù)增大，圖象與實際不符，故a錯誤；
b．升高溫度反應速率加快，到達平衡時間縮短，故溫度T₂＞T₁，正反應為放熱反反應，升高溫度平衡逆向移動，氨氣體積分數(shù)應減小，圖象與實際不符，故b錯誤；
c．催化劑不影響平衡移動，由圖象可知1到達平衡時間過短，故催化劑性能1＞2，故c正確，
故選：c；
（5）陰極發(fā)生還原反應，氮氣在陰極獲得電子，與電解質(zhì)傳導的H⁺結(jié)合生成氨氣，陰極電極反應式為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

點評 本題考查化學平衡的計算與影響因素、化學平衡圖象、電解原理等，題目難度中等，（4）中注意利用先拐先平數(shù)值大原則與定二議一法分析圖象．