Question

3．合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義．其原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
據(jù)此回答以下問題：
（1）①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響規(guī)律可知，對于該反應(yīng)，溫度越高，其平衡常數(shù)的值越小．
（2）某溫度下，若把1mol N₂與3mol H₂置于體積為1L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測得混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{1}{3}$，則該溫度下反應(yīng)的K的計(jì)算式=$\frac{1^2}{0.5×1.5^3}$（用分?jǐn)?shù)表示）．能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是bd（填字母）．
a．容器內(nèi)的密度保持不變
b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
c．v正（N₂）=2v逆（NH₃）
d．混合氣體中c（NH₃）不變
（3）對于合成氨反應(yīng)而言，下列有關(guān)圖象一定正確的是（選填序號(hào)）ac．

（4）相同溫度下，有恒容密閉容器A和恒壓密閉容器B，兩容器中均充入1mol N₂和3mol H₂，此時(shí)兩容器的體積相等．在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁ kJ；B中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為b，放出熱量Q₂ kJ．則：a＜b（填“＞”、“=”或“＜”，下同），Q₁＜Q₂，Q₁＜92.4．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念列表達(dá)式；②反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫反應(yīng)逆向移動(dòng)，k變小；
（2）根據(jù)三段式和k的表達(dá)式可得；化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度保持不變，據(jù)此分析；
（3）a．先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先達(dá)到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動(dòng)；
b．平衡時(shí)濃度不一定相等；
c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對平衡無影響；
（4）恒容密閉容器A，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁kJ，
而恒壓密閉容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反應(yīng)發(fā)生后總物質(zhì)的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當(dāng)于B加壓，則平衡正向移動(dòng)．

解答 解：（1）①根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念列表達(dá)式k=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)越逆向進(jìn)行，K越小，故答案為：�。�
（2）設(shè)反應(yīng)氮?dú)鉃閤，根據(jù)三段式：
                N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始濃度：1            3               0
轉(zhuǎn)化濃度：x             3x              2x
平衡濃度：1-x          3.3x           2x
混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{1}{3}$，有$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$=$\frac{1}{3}$，解得x=0.5，則k=$\frac{1^2}{0.5×1.5^3}$；
a．容器體積不變，氣體質(zhì)量不變，所以容器內(nèi)的密度始終保持不變，故a不選；
b．容器體積不變，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b選；
c．v_正（N₂）=2v_逆（NH₃），不符合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故c不選；
d．混合氣體中c（NH₃）不變，說明各組分濃度都不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d選；
故答案為：$\frac{1^2}{0.5×1.5^3}$；bd；
（3）a．先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先達(dá)到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動(dòng)，與圖象一致，故a正確；
b．平衡時(shí)濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉(zhuǎn)化率，圖象表示錯(cuò)誤，故b錯(cuò)誤；
c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對平衡無影響，平衡時(shí)物質(zhì)的濃度不變，與圖象一致，故c正確；
故答案為：ac；
（4）恒容密閉容器A，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁kJ，而恒壓密閉容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反應(yīng)發(fā)生后總物質(zhì)的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當(dāng)于B加壓，則平衡正向移動(dòng)，氨氣的體積分?jǐn)?shù)變大，所以a＜b，B中放出的熱量對，則Q₁＜Q₂，熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱為完全反應(yīng)放出的熱量，而A中不能完全轉(zhuǎn)化，放出的熱量少，則Q₁＜92.4；
故答案為：＜；＜；＜．

點(diǎn)評 本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、影響反應(yīng)速率及平衡的因素、平衡的判定、熱化學(xué)反應(yīng)方程式，化學(xué)平衡圖象等，注重高考常考查點(diǎn)的考查，注意圖象的分析，題目難度中等．