Question

把大氣中的游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程稱為氮的固定．生物固氮和大氣固氮（閃電時N₂轉(zhuǎn)化為NO）屬于自然固氮，這遠不能滿足人類的需要．工業(yè)固氮（合成氨）是目前人工固氮的主要方法．有關大氣固氮和工業(yè)固氮的平衡常數(shù)K值分別如下表一和表二．
表一：N₂+O₂?2NO

溫度	27℃	2000℃
K值	3.84×10-31	0.1

表二：N₂+3H₂?2NH₃

溫度	25℃	350℃	400℃	450℃
K值	5×108	1.847	0.507	0.152

（1）根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)分析，下列說法正確的是

 

（填字母序號）．
A．大氣固氮是吸熱反應，工業(yè)固氮是放熱反應
B．人類大規(guī)模模擬大氣固氮是沒有意義的
C．在常溫下，增加工業(yè)固氮的容器的壓強，K值會改變
D．工業(yè)固氮分離出NH₃時，使H₂的轉(zhuǎn)化率和反應速率都增大
（2）已知反應N₂+O₂?2NO在2404℃時，平衡常數(shù)K=6.4×10^-3．請回答下列問題：
①該溫度下，某時刻測得容器內(nèi)N₂、O₂、NO的濃度分別為2.5×10^-1mol?L^-1、4.0×10^-2mol?L^-1和3.0×10^-3mol?L^-1，此時反應

 

（填“達平衡狀態(tài)”、“正向進行”或“逆向進行”），理由是

 

．
②將一定量的N₂、O₂的混合氣體充入某一恒溫恒容的密閉容器中，圖1變化趨勢中正確的是

 

（填字母序號）．

③向某一恒溫恒容的密閉容器中充入等物質(zhì)的量的N₂和O₂，達到平衡狀態(tài)后再向其中充入一定量NO，重新達到化學平衡狀態(tài)．與原平衡狀態(tài)相比，此時平衡混合氣體中NO的體積分數(shù)

 

（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）向某一密閉容器中加入4mol NH₃、1.2mol H₂和一定量的N₂三種氣體，一定條件下發(fā)生反應，各物質(zhì)的濃度隨時間變化如圖2甲所示（已知0～t₁階段保持恒溫、恒容，且c（N₂）未畫出）．圖2乙為t₂時刻后改變反應條件，反應速率隨時間的變化情況，已知在t₂、t₃、t₄、t₅時刻各改變一種不同的條件．
①若t₁=15s，則t₀～t₁階段的反應速率為υ（H₂）=

 

．
②N₂的起始物質(zhì)的量為

 

．
③下列說法中能表明上述反應已達到平衡狀態(tài)的是

 

（填字母序號）．
A．NH₃的百分含量不再變化
B．容器的總壓強不再變化
C．混合氣體的密度不再變化
D．3個H-H 鍵斷裂的同時有6個H-N鍵斷裂
④t₄時刻改變的條件為

 

，t₅時刻改變的條件為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的調(diào)控作用,化學平衡狀態(tài)的判斷,等效平衡

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析各選項，判斷正確答案；
（2）①根據(jù)濃度商與化學平衡常數(shù)的大小判斷化學平衡移動方向，并說明理由；
②根據(jù)外界條件對化學平衡的影響判斷圖象；
③該反應是反應前后氣體體積相等的反應，增大壓強，化學平衡不發(fā)生移動，據(jù)此判斷；
（3）①由圖可知，t₀-t₁階段H₂濃度變化量為0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，根據(jù)化學反應速率公式計算得出；
②根據(jù)方程式結(jié)合生成的氫氣的量計算；
③達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，百分含量不變，以及由此衍生的其它一些量不變，據(jù)此分析；
④t₄時刻，正逆反應速率均降低相同程度，據(jù)此判斷；t₅時刻，正逆反應速率均增大，且正反應速率增大程度大，據(jù)此分析．

解答： 解：（1）A、從表一可以看出，隨著溫度的升高，K值增大，表明正向是吸熱的方向；從表二可以看出，溫度越高，平衡常數(shù)越小，表明正向是一個放熱的方向，故A正確；
B、從表一數(shù)據(jù)還可以看出，即使是升高到2000℃，氮氣與氧氣生成一氧化氮的平衡常數(shù)也只達到0.1，但是對于人工合成氨來說，就是在25℃，其平衡常數(shù)也達到了5×10⁸，表明人類大規(guī)模模擬大氣固氮是沒有意義的，這種說法正確，故B正確；
C、K值只隨溫度的改變而改變，不隨壓強的改變而改變，故C錯誤；
D、工業(yè)固氮分離出NH₃時，減小生成物濃度，平衡正向移動，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，但是，反應物濃度沒有增大，故H₂的反應速率沒有增大，故D錯誤；
故選A、B；
（2）①反應的化學方程式為：N₂+O₂?2NO，其濃度商為：

(3.0×10-3)2

(2.5×10-1)×(4.0×10-2)

=9×10^-7＜K=6.4×10^-3，即化學平衡向正反應方向移動，故答案為：正向進行、Q=

(3.0×10-3)2

(2.5×10-1)×(4.0×10-2)

＜K，故平衡正向進行；
②A、根據(jù)表一數(shù)據(jù)可知，K隨溫度升高，而增大，故A正確；
B、催化劑只加快反應速率，不影響化學平衡移動，由于圖象中，達平衡時，NO濃度不同，即化學平衡發(fā)生了移動，與圖象不符，故B錯誤；
C、溫度越高，反應速率加快，達平衡所需時間短，即T₁＞T₂，故T₁時先達平衡；又由于正反應吸熱，故溫度越高，氮氣轉(zhuǎn)化率越高，故C正確；
故選：A、C；
③向恒溫恒容的密閉容器中充入等物質(zhì)的量的N₂和O₂，達到平衡狀態(tài)后再向其中充入一定量NO，由于該反應是反應前后氣體體積相等的反應，增大壓強，化學平衡不發(fā)生移動，即新化學平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)相比，平衡混合氣中NO的體積分數(shù)不變，
故答案為：不變；
（3）①①由圖可知，t₀-t₁階段H₂濃度變化量為0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，故v（H₂）=

0.3mol/L

15s

=0.02mol/（L?min），
故答案為：0.02mol/（L?min）；
②反應后氫氣的濃度增大了0.3mol/L，已知反應方程式為：NH₃?N₂+3H₂，則氮氣的濃度增大為0.1mol/L，所以氮氣的起始濃度為0.4mol/L-0.1mol/L=0.3mol/L；N₂的起始物質(zhì)的量為0.3mol/L×4L=1.2mol；
故答案為：1.2mol；
③發(fā)生反應為2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，
A．NH₃的百分含量不再變化，即化學平衡不再發(fā)生移動，達到化學平衡狀態(tài)，故A正確；
B．隨反應進行容器內(nèi)壓強增大，容器內(nèi)壓強不再發(fā)生變化，說明達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．容器內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積不變，容器內(nèi)氣體密度始終不發(fā)生變化，故C錯誤；
D．三個H-H 鍵斷裂表示逆速率，有六個H-N鍵斷裂表示正速率，而且正逆速率之比為計量數(shù)之比，則說明達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：ABD；
④t₄時刻，正逆反應速率均降低相同程度，即化學平衡不移動；由于該可逆反應反應前后氣體體積不變，即壓強改變時，化學平衡不移動，可知t₄時刻，改變條件為減小壓強；t₅時刻，正逆反應速率均增大，且正反應速率增大程度大，即化學平衡向右移動，由于正反應方向吸熱，則可知：t₅時刻，改變條件為升高溫度，
故答案為：減小壓強；升高溫度．

點評：本題考查化學反應速率的計算、化學平衡態(tài)的判斷、影響化學平衡的因素等知識，題目難度中等，注意掌握化學平衡、化學反應速率的概念及影響因素，明確化學平衡態(tài)的判斷方法．