Question

【題目】I.工業(yè)上可由氫氣、氮氣合成氨氣，溶于水形成氨水。鹽酸和氨水是實驗室常見的電解質(zhì)溶液。一定溫度下，向2L 密閉容器中加入N2(g) 和H2(g)，發(fā)生反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=—Q kJ/mol(Q>0)，NH3物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。

(1)0到2 min 內(nèi)的平均反應(yīng)速率 v(H2)=________。

(2)該溫度下，反應(yīng) N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = —Q kJ/mol(Q>0)的平衡常數(shù)表達式K=________________。其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表：

T/ ℃	25	125	225
平衡常數(shù) K	4×106	K1	K2

試判斷K1_______K2(填寫“>”“=”或“<”)。

(3)若反應(yīng)是在固定體積的密閉容器中進行，下列能說明合成氨反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是___(填字母)

A.3v(N2) = v(H2)

B.容器內(nèi)壓強保持不變

C.混合氣體的密度保持不變

D.25℃時，測得容器中c(NH3)=0.2 mol·L-1， c(H2) =c(N2) =0.01 mol·L-1

Answer 1

【答案】0.375 mol/(L·min) > BD

【解析】

根據(jù)圖像和反應(yīng)速率比等于化學(xué)計量數(shù)比這一規(guī)律計算化學(xué)反應(yīng)速率；根據(jù)化學(xué)平衡移動的方向確定化學(xué)平衡常數(shù)大小；根據(jù)體系中各物質(zhì)含量的發(fā)生變化情況判斷反應(yīng)是否達平衡狀態(tài)。

(1)根據(jù)圖像，2min時氨氣生成1.0mol，則2min內(nèi)氨氣的平均反應(yīng)速率v(NH3)===0.25mol·L-1·min-1，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)速率比等于化學(xué)計量數(shù)比這一規(guī)律，可以得出v(H2)=v(NH3)=0.375 mol·L-1·min-1；

(2)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)定義確定化學(xué)平衡常數(shù)表達式，即K=；由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，即逆反應(yīng)方向，則升高溫度的過程中生成物濃度減小反應(yīng)物濃度增加，化學(xué)平衡常數(shù)減小，則K1>K2；

(3)A選項，沒有明確氮氣和氫氣是否為反應(yīng)速率或生成速率，若均為反應(yīng)速率則反應(yīng)是否達平衡，氮氣與氫氣的反應(yīng)速率比均為1:3，A錯誤；

B選項，反應(yīng)是一個氣體體積不斷減小的反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達平衡時，各組分的百分含量不再發(fā)生變化，容器內(nèi)壓強不再發(fā)生變化，可以判斷反應(yīng)達平衡狀態(tài)，B正確；

C選項，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，容器內(nèi)氣體總質(zhì)量不變，由于該反應(yīng)在一個恒容的容器中進行，氣體的體積不變，故混合氣體的密度恒不變，不能判斷反應(yīng)達平衡狀態(tài)，C錯誤；

D選項，25℃時反應(yīng)的平衡常數(shù)K===4×106，與題(2)中25℃時的平衡常數(shù)相同，可以判斷反應(yīng)達平衡，D正確；

故選擇BD。