Question

合成氨反應是“將空氣變成面包”的反應，如果沒有合成氨反應，地球將無法養(yǎng)活現在這么多的人．已知合成氨的反應為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．
Ⅰ．在體積為5L的恒溫、恒容密閉容器甲中，起始時投入2mol N₂、3mol H₂，經過10s達到平衡，測得平衡時NH₃的物質的量為0.8mol．
Ⅱ．在容器乙中，起始時投入3mol N₂、b mol H₂，維持恒溫、恒壓達到平衡，測得平衡時NH₃的物質的量為1.2mol．此時與容器甲中平衡狀態(tài)溫度相同，相同組分的體積分數都相同．
（1）容器甲10s內用H₂表示的平均反應速率v（H₂）=

0.024mol?L^-1?s^-1

，達平衡時N₂的轉化率=

20%

．
（2）甲容器中反應的逆反應速率隨時間變化的關系如圖．t₂時改變了某一種條件，改變的條件可能是

升高了溫度

、

增大了氨的濃度

（填寫兩項）．
（3）下列哪些情況表明容器乙已達平衡狀態(tài)

ADE

（填字母）．
A．容器乙中的氣體密度不再變化
B．反應的平衡常數不再變化
C．氨氣的生成速率等于氮氣的消耗速率的2倍
D．斷裂1mol N≡N鍵同時斷裂6mol N-H鍵
E．容器乙中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化
（4）b=

4.5

．

Answer 1

分析：（1）根據三段式結合題中數據進行計算；
（2）根據圖示中t₂時的逆反應速率變化及影響化學反應速率的因素判斷改變的條件；
（3）根據達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分的濃度不變進行判斷；
（4）根據平衡時容器甲與容器乙中各物質的體積分數相等進行計算．

解答：解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 2        3          0
轉化量（mol）0.4      1.2        0.8
平衡量（mol）1.6      1.8        0.8
v（H₂）=

1.2mol 5L

10s

=0.024mol?L^-1?s^-1，
平衡時，氮氣的轉化率=

0.4mol

2mol

×100%=20%，
故答案為：0.024mol?L^-1?s^-1；20%；
（2）t₂時，逆反應速率突然增大，原因可能是使用了催化劑、升高了溫度、增大了壓強、增大了氨的濃度，而后逆反應速率減小，平衡逆向移動，則只能是t₂時增大了氨的濃度或升高了溫度，
故答案為：升高了溫度；增大了氨的濃度；
（3）判斷達到平衡的標準是“變化量不變”，
A、恒溫、恒壓達到平衡下，容器乙中的氣體密度不再變化，說明容器體積不再變化，可以說明反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B、平衡常數只與溫度有關，溫度不變時，K總是不變的，所以平衡常數不能作為判斷化學平衡狀態(tài)的依據，故B錯誤；
C、氨氣的生成速率與氮氣的消耗速率都是正反應速率，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D、斷裂1molN≡N鍵同時斷裂6molN-H鍵，即消耗1mol N₂的同時消耗2mol NH₃，說明正逆反應速率相等，說明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；
E、容器乙中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化，說明體系中各物質的體積分數不變，反應達到平衡狀態(tài)，故E正確；
故選：ADE；
（4）平衡時容器甲與容器乙中各物質的體積分數相等，甲中達到平衡時，氨氣的體積分數為：

0.8mol

1.6mol+1.8mol+0.8mol

=

4

21

，
容器乙中     N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 2      3          0
轉化量（mol）0.6    1.8         1.2
平衡量（mol）2.4    b-1.8       1.2
氨氣的體積分數為：

1.2

2.4+(b-1.8)+1.2

=

4

21

，
解得：b=4.5，
故答案為：4.5．

點評：本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、化學反應速率的計算等知識，題目難度中等，要求學生掌握化學平衡狀態(tài)的判斷方法、化學反應速率的計算方法．