Question

9．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)生如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0（反應(yīng)放熱），反應(yīng)中NH₃的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）根據(jù)如圖，寫出該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率50%．
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若改變反應(yīng)溫度，則NH₃的物質(zhì)的量濃度不可能為 ac．（填序號(hào)）．
a.0.20mol•L^-1 b.0.12mol•L^-1
c.0.10mol•L^-1     d.0.08mol•L^-1
（3）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是bc（填字母）；
a．N₂和NH₃濃度相等
b．NH₃百分含量保持不變
c．容器中氣體的壓強(qiáng)不變
d．2V（NH₃）_正=3V（H₂）_逆
e．容器中混合氣體的密度保持不變
（4）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，若在第8分鐘末達(dá)到新的平衡（此時(shí)NH₃的濃度約為0.25mol•L^-1），請(qǐng)?jiān)趫D中畫出第5分鐘末到此平衡時(shí)NH₃濃度的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，4min達(dá)平衡，平衡時(shí)△c（NH₃）=0.1mol/L，濃度變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，根據(jù)由方程式可知△c（H₂）=$\frac{3}{2}$△c（NH₃），再根據(jù)n=cV計(jì)算參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算氫氣的轉(zhuǎn)化率；
（2）改變反應(yīng)溫度，平衡一定發(fā)生移動(dòng)，氨氣的濃度一定變化．若平衡逆向移動(dòng)，氨氣濃度減小，但氨氣不能完全轉(zhuǎn)化，若平衡正向移動(dòng)，氨氣濃度增大，但氮?dú)獠荒芡耆�轉(zhuǎn)化為氨氣；
（3）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說(shuō)明到達(dá)平衡；
（4）第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，瞬間氨氣的濃度變?yōu)樵�平衡�?倍，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，氨氣的濃度增大，在第8分鐘末達(dá)到新的平衡時(shí)NH₃的濃度約為0.25mol•L^-1．．

解答 解：（1）由圖可知，4min達(dá)平衡，平衡時(shí)△c（NH₃）=0.1mol/L，濃度變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，根據(jù)由方程式可知△c（H₂）=$\frac{3}{2}$△c（NH₃）=$\frac{3}{2}$×0.1mol/L=0.15mol/L，故參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為0.15mol/L×2L=0.3mol，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.3mol}{0.6mol}$×100%=50%，
故答案為：50%．
（2）溫度改變平衡一定發(fā)生移動(dòng)，則NH₃的物質(zhì)的量濃度不可能為0.1mol/L，若平衡逆向移動(dòng)，氨氣濃度減小，氨氣不能完全轉(zhuǎn)化，故0＜c（NH₃）＜0.1mol/L，若平衡正向移動(dòng)，氨氣濃度增大，由于是可逆反應(yīng)，氮?dú)獠荒芡耆�轉(zhuǎn)化應(yīng)，則0.1mol/L＜c（NH₃）＜0.2mol/L，
故選：ac；
（3）a．N₂和NH₃濃度關(guān)系與氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時(shí)不一定相等，故a錯(cuò)誤；
b．NH₃百分含量保持不變，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下氣體壓強(qiáng)減小，容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故c正確；
d．應(yīng)是3v（NH₃）_正=2v（H₂）_逆時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤；
e．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器中混合氣體的密度始終保持不變，故e錯(cuò)誤，
故選：bc；
（4）第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，瞬間氨氣濃度為0.40mol/L，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，氨氣的濃度增大，在第8分鐘末達(dá)到新的平衡時(shí)NH₃的濃度約為0.50mol•L^-1，第5分鐘末到平衡時(shí)NH₃濃度的變化曲線圖象為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡圖象、平衡平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡的建立等，題目難度中等，（4）中作圖注意縮小體積瞬間，氨氣濃度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍．