Question

5．在一定條件下，合成塔中氮氣和氫氣的起始濃度分別為a mol•L^-1和b mol•L^-1，反應(yīng)為：N₂+3H₂?2NH₃，氨氣的濃度隨時間變化如圖所示．
（1）反應(yīng)到5min時，氫氣反應(yīng)速率1.2mol/（L•min）．A的平衡常數(shù)為$\frac{16}{（a-2）（b-6）{\;}^{3}}$（用含a，b的表達(dá)式表示）
（2）在10min時采取的措施是移走生成的氨氣，降低氨氣的濃度
（3）若合成塔內(nèi)生成17g氨氣放出45.5kJ熱量，寫出合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）△H=-91KJ/mol
（4）反應(yīng)達(dá)平衡后，再充入一定量的氮氣和氫氣，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動（填：“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”）、平衡常數(shù)不變 （填“增大”、“減少”、“不變”）

Answer 1

分析 （1）由圖可知，反應(yīng)到5min時達(dá)平衡狀態(tài)，氨氣的濃度為4mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NH₃），再利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（H₂）；
根據(jù)三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)k=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$計算；
（2）由圖可知，10min瞬間改變條件，NH₃的濃度為原平衡的一半，隨后氨氣的濃度增大，改變條件平衡向生成氨氣的方向移動，應(yīng)該是移走氨氣的物質(zhì)的量，降低氨氣的濃度；
（3）若合成塔內(nèi)生成17g氨氣放出45.5kJ熱量，34g氨氣生成放熱91KJ，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)焓變寫出合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（4）反應(yīng)達(dá)平衡后，再充入一定量的氮氣和氫氣，增加反應(yīng)物濃度平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)只受溫度影響，當(dāng)溫度不變時，平衡常數(shù)不變；

解答 解：（1）由圖可知，反應(yīng)到5min時達(dá)平衡狀態(tài)，氨氣的濃度為4mol/L，故v（NH₃）=$\frac{4mol/L}{5min}$=0.8mol/（L•min），速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，
故v（H₂）=$\frac{3}{2}$v（NH₃）=$\frac{3}{2}$×0.8mol/（L•min）=1.2mol/（L•min），
               N₂+3H₂?2NH₃，
開始（mol/L）：a   b    0
變化（mol/L）：2   6    4
平衡（mol/L）：a-2  b-6  4
故平衡常數(shù)k=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$=$\frac{4{\;}^{2}}{（a-2）（b-6）{\;}^{3}}$=$\frac{16}{（a-2）（b-6）{\;}^{3}}$；
故答案為：1.2mol/（L•min）；$\frac{16}{（a-2）（b-6）{\;}^{3}}$；
（2）由圖可知，10min瞬間改變條件，NH₃的濃度為原平衡的一半，隨后氨氣的濃度增大，改變條件平衡向生成氨氣的方向移動，應(yīng)該是移走氨氣的物質(zhì)的量，降低氨氣的濃度，
故答案為：移走生成的氨氣，降低氨氣的濃度；
（3）塔內(nèi)生成17g氨氣放出45.5kJ熱量，34g氨氣生成放熱91KJ，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)焓變寫出合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂=2NH₃（g）△H=-91KJ/mol；
故答案為：N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）△H=-91KJ/mol；
（4）反應(yīng)達(dá)平衡后，再充入一定量的氮氣和氫氣，增加反應(yīng)物濃度平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)只受溫度影響，所以充入一定量的氮氣和氫氣，平衡常數(shù)不變，
故答案為：正反應(yīng)方向； 不變；

點評 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)有關(guān)計算與影響因素、化學(xué)平衡圖象與影響因素、等效平衡、反應(yīng)熱的有關(guān)計算等，題目綜合性較大，難度中等．