Question

3．已知工業(yè)上合成氨反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，回答以下問題：
（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{[N{H}_{3}]^{2}}{[{N}_{2}]•[{H}_{2}]^{3}}$，溫度越高，其平衡常數(shù)的值越減�。�（填“增大”“減小”“不變”）
（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)，反應達到平衡狀態(tài)時，測得混合氣體中氨的物質(zhì)的量為2/3mol，則該溫度下反應的K=$\frac{1}{12}$（可用分數(shù)表示）．能說明該反應達到化學平衡狀態(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）對于合成氨反應而言，下列有關圖象一定正確的是（選填序號）A
（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，此時兩容器的體積相等．在一定條件下反應達到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分數(shù)為a，放出熱量Q₁kJ；B中NH₃的體積分數(shù)為b，放出熱量Q₂kJ．則：a＜b（填“＞”、“=”或“＜”，下同），Q₁＜Q₂，Q₁＜92.4．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)K=$\frac{生成物濃度系數(shù)的冪次方}{反應物濃度系數(shù)的冪次方}$，該反應放熱，升溫平衡逆向移動；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始 1      3        0
轉(zhuǎn)化 x      3x       2x
平衡1-$\frac{1}{3}$     3-1     $\frac{2}{3}$
根據(jù)K=$\frac{[N{H}_{3}]^{2}}{[{N}_{2}]•[{H}_{2}]^{3}}$，進行計算；化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分濃度保持不變，據(jù)此分析；
（3）A．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動；
B．平衡時濃度不一定相等；
（4）恒容密閉容器A，反應達到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分數(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，相當于B加壓，則平衡正向移動．

解答 解：（1）化學平衡常數(shù)K=$\frac{生成物濃度系數(shù)的冪次方}{反應物濃度系數(shù)的冪次方}$=$\frac{[N{H}_{3}]^{2}}{[{N}_{2}]•[{H}_{2}]^{3}}$，該反應放熱，升溫平衡逆向移動，化學平衡常數(shù)減小，故答案為：$\frac{[N{H}_{3}]^{2}}{[{N}_{2}]•[{H}_{2}]^{3}}$；減��；
（2）K=$\frac{[N{H}_{3}]^{2}}{[{N}_{2}]•[{H}_{2}]^{3}}$=$\frac{{（\frac{2}{3}）}^{2}}{\frac{2}{3}×{2}^{3}}$=$\frac{1}{12}$，
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，反應前后氣體物質(zhì)的量不同，所以容器內(nèi)壓強保持不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故b選；
c．v_正（N₂）=2v_逆（NH₃），不符合化學計量數(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，反應達到平衡狀態(tài)，故d選；
故答案為：$\frac{1}{12}$；bd；
（3）A．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動，與圖象一致，故A正確；
B．平衡時濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉(zhuǎn)化率，圖象表示錯誤，故B錯誤；
故答案為：A；
（4）恒容密閉容器A，反應達到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分數(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，相當于B加壓，則平衡正向移動，氨氣的體積分數(shù)變大，所以a＜b，B中放出的熱量對，則Q₁＜Q₂，熱化學方程式中反應熱為完全反應放出的熱量，而A中不能完全轉(zhuǎn)化，放出的熱量少，則Q₁＜92.4，
故答案為：＜；＜；＜．

點評 本題考查較綜合，涉及化學平衡的計算、影響反應速率及平衡的因素、平衡的判定、熱化學反應方程式，化學平衡圖象等，注重高考常考查點的考查，注意圖象的分析，題目難度中等．