Question

【題目】一定溫度下，向2L密閉容器中充入5molN2和7molH2。發(fā)生反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。請問答:

(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為___________

(2)一定溫度下，不能說明上述反應(yīng)已達到平衡的是____________(填選項字母)。

a.NH3的生成速率和NH3的分解速率相等

b.單位時間內(nèi)消耗amolN2同時生成2amolNH3

c.容器內(nèi)的壓強不再變化

d.容器內(nèi)的密度不再變化

e.容器內(nèi)H2的體積分數(shù)不再變化

(3)當(dāng)該反應(yīng)達到平衡時，測得c(N2)=2.0mol/L，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____。

(4)若在上述平衡條件下保持溫度不變，將容器擴大到原來的兩倍，再次達到平衡時N2(g)的轉(zhuǎn)化率_______(填“增大”、“減小”或“不變")，c(NH3)____0.5mol/L (填“>”、“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】K = bd 0.0625 L2·mol－2 減小 <

【解析】

(1)化學(xué)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；

(2)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正、逆反應(yīng)速率相等(同種物質(zhì))或正、逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比(不同物質(zhì))，平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；

(3)先計算各種物質(zhì)的平衡濃度，帶入平衡常數(shù)表達式，可得該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的值；

(4)利用壓強對化學(xué)平衡移動的影響分析平衡移動的方向，判斷物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率及物質(zhì)的平衡濃度大小。

(1)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K=；

(2)a.NH3生成的速率與NH3分解的速率相等，表明正逆反應(yīng)速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故a正確；

b.單位時間內(nèi)消耗a mol N2，同時生成2a mol NH3，表示的都是正反應(yīng)速率，無法判斷正、逆反應(yīng)速率是否相等，b錯誤；

c.該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，反應(yīng)在恒容密閉容器中進行，若壓強不再隨時間變化而變化，說明氣體總物質(zhì)的量不再改變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，c正確；

d.容器內(nèi)的密度不再變化，該反應(yīng)兩邊都是氣體，氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)中容器的容積不變，根據(jù)ρ=可知，密度在反應(yīng)過程中始終不變，不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，d錯誤；

e.容器內(nèi)H2的體積分數(shù)不再變化，說明H2的物質(zhì)的量不再隨時間變化而變化，此時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，e正確；

故合理選項是bd；

(3)在2L密閉容器中進行反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反應(yīng)開始時，充入5molN2和7molH2，c(N2)=5mol÷2L=2.5mol/L，c(H2)=7mol÷2L=3.5mol/L，達到平衡時，測得c(N2)=2.0mol/L，則根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知△c(N2)=2.5mol/L-2.0mol/L=0.5mol/L，△c(H2)=1.5mol/L，△c(NH3)=1.0mol/L，因此平衡時各種物質(zhì)的濃度：c(N2)=2.0mol/L，c(H2)=3.5mol/L-1.5mol/L=2.0mol/L，c(NH3)=1.0mol/L，所以該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= L2·mol-2=0.0625 L2·mol-2；

(4)在(3)所得平衡狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將容器擴大到原來的兩倍，c(NH3)瞬間變?yōu)樵�平衡�?/span>，即為0.5mol/L，此時容器內(nèi)壓強減小，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，減小壓強，化學(xué)平衡向氣體體積增大的逆方向移動，則反應(yīng)N2的轉(zhuǎn)化率減小，達到平衡時c(NH3)<0.5mol/L。