Question

4．已知N₂和H₂在一定條件下發(fā)生下列可逆反應(yīng)：
N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）△H=-92.4kJ．mol^-1
（1）若V（正）隨時(shí)間變化如圖，則下列說法一定正確的是B
A．t₁時(shí)升髙了溫度
B．₂時(shí)使用了催化劑
C．t₃時(shí)增大了壓強(qiáng)
D．t₄時(shí)降低了溫度
（2）若在恒溫條件下，將-定量的N₂和H₂的混合氣體通入一個(gè)容積為2升固定容積的密閉容器中，5分鐘后反應(yīng)達(dá)平衡，且測得平衡時(shí)n（N₂）=1.2mol．n（ H₂）=12mol，n（NH₃）=0.8mol，則反應(yīng)速率V（N₂）=_0.04mol．L^-1•min^-1，平衡常數(shù)=1.23×10^-3（mol/L）^-2（計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后2位）
（3）若在某溫度下，將1體積N₂和3體積H₂通人一個(gè)容積為2升固定容積的密閉容器中，5分鐘后反應(yīng)達(dá)平衡，且測得平衡時(shí)NH₃占總體積的12%，則N₂占總體積的22%．

Answer 1

分析 （1）升高溫度、增大壓強(qiáng)正反應(yīng)速率離開原來的速率點(diǎn)迅速增加，加入催化劑，反應(yīng)速率加快，但是平衡不移動(dòng)，降低反應(yīng)物的濃度，速率在原來基礎(chǔ)上降低；
（2）先計(jì)算氨氣平衡時(shí)的物質(zhì)的量計(jì)算氮?dú)夥磻?yīng)的物質(zhì)的量，再計(jì)算其反應(yīng)速率，根據(jù)起始量和平衡時(shí)的量來計(jì)算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)，并利用濃度增大來分析平衡的移動(dòng)；
（3）在相同條件下，各組分的體積分?jǐn)?shù)就是物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，根據(jù)三行式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）升高溫度、增大壓強(qiáng)正反應(yīng)速率離開原來的速率點(diǎn)迅速增加，加入催化劑，反應(yīng)速率加快，但是平衡不移動(dòng)，降低反應(yīng)物的濃度，速率在原來基礎(chǔ)上降低；
A．t₁時(shí)是增大壓強(qiáng)，故錯(cuò)誤；
B．t₂時(shí)反應(yīng)速率加快，但是平衡不移動(dòng)，使用了催化劑，故正確；
C．t₃時(shí)是降低了壓強(qiáng)，故錯(cuò)誤；
D．t₄時(shí)降低了反應(yīng)物的濃度，故錯(cuò)誤．
故選B；
（2）5分鐘后反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為x，則參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為3x，則
N₂+3H₂?2NH₃，
1  3    2
x    3x  0.8mol
$\frac{1}{x}=\frac{2}{0.8}$，x=0.4mol，
反應(yīng)速率V（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{5min}$=0.04mol/（L．mim），氫氣的轉(zhuǎn)化率為$\frac{3×0.4mol}{3×0.4mol+1.2mol}$×100%=50%，平衡時(shí)的濃度分別為c（N₂）=0.6mol/L、c（H₂）=6mol/L，c（NH₃）=0.4mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{0．{4}^{2}}{0.6×{6}^{3}}$=1.23×10^-3（mol/L）^-2，上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，相當(dāng)于縮小體積，則壓強(qiáng)增大，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，即向右移動(dòng)，
故答案為：0.04；1.23×10^-3；
（3）將1體積N₂和3體積H₂通人一個(gè)容積為2升固定容積的密閉容器中，5分鐘后反應(yīng)達(dá)平衡，且測得平衡時(shí)NH₃占總體積的12%，設(shè)氮?dú)獾淖兓�量是x，三行式如下：
          N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）
初始體積：1        3     0
變化體積：x        3x     2x
平衡體積：1-x      3-3x    2x
$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=12%，解得x≈0.214，所以N₂占總體積的$\frac{1-0.214}{4-2×0.214}$×100%≈22%，故答案為：22%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)的因素、以及有關(guān)三行式的計(jì)算知識(shí)，注意知識(shí)的遷移應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．