Question

【題目】氨是重要的氮肥，合成原理為：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol．回答下列問題：
（1）寫出平衡常數(shù)K的表達(dá)式 ， 如果降低溫度，該反應(yīng)K值E，化學(xué)反應(yīng)速率 ， N2的轉(zhuǎn)化率（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）在500℃、20MPa時(shí)，將N2、H2置于一個(gè)容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中各種物質(zhì)的量變化如圖所示，回答下列問題：

①10min內(nèi)以NH3表示的平均反應(yīng)速率： ．
②在10～20min內(nèi)：NH3濃度變化的原因可能是
A．加了催化劑 B．縮小容器體積
C．降低溫度 D．增加NH3物質(zhì)的量
③第1次平衡的時(shí)間為： ， 第2次平衡的時(shí)間為： ， 第1次平衡：平衡常數(shù)K1= （帶數(shù)據(jù)的表達(dá)式），第2次平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)；
④在反應(yīng)進(jìn)行至25min時(shí)，曲線發(fā)生變化的原因： ，
達(dá)第二次平衡時(shí)，新平衡的平衡常數(shù)K2K1 ， （填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

【答案】
（1）K= ,減小,增大
（2）0.005mol/（L．min）,A,20﹣25min,35﹣40min,,45.5%,移走0.1molNH3,等于
【解析】解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，所以N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ；化學(xué)反應(yīng)隨溫度的升高反應(yīng)速率加快，隨溫度的降低，反應(yīng)速率減慢，所以降低溫度虎穴反應(yīng)速率減慢；化學(xué)平衡的反應(yīng)，降低溫度向吸熱的方向移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，

所以答案是： ；減少；增大；
（2）①根據(jù)反應(yīng)速率v（NH3）= = =0.005mol/（L·min）；②由圖象可知各組分物質(zhì)的量變化增加，且10min時(shí)變化是連續(xù)的，20min達(dá)平衡時(shí)，△n（N2）=0.025mol×4=0.1mol，△n（H2）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH3）=0.025mol×8=0.2mol，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同，說(shuō)明10min可能改變的條件是使用催化劑，縮小體積相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，應(yīng)該反應(yīng)物的速率增加倍數(shù)大，降低溫度，應(yīng)該反應(yīng)速率減小，增加NH3物質(zhì)的量，逆反應(yīng)速率增加的倍數(shù)大，故只有使用催化劑符合；③由圖象可以看出，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到時(shí)20﹣25min，各物質(zhì)的量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，由圖象可知，20min達(dá)平衡時(shí)，n（N2）=0.025mol×10=0.25mol，n（H2）=0.025mol×6=0.15mol，n（NH3）=0.025mol×12=0.3mol，所以所以其平衡常數(shù)K= C 2 ( N H 3 ) C ( N 2 ) C 3 ( H 2 ) = ( 0.3 m o l 2 L ) 2 ( 0.25 m o l 2 L ) × ( 0.15 m o l 2 L ) 3 =426.7；第2次平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)= 2.5 m o l 2.5 m o l + 2.25 m o l + 0.75 m o l ×100%=45.5%，④第25分鐘，NH3的物質(zhì)的量突然減少，而H2、N2的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明應(yīng)是分離出NH3；由圖象可以看出，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到時(shí)35﹣40min，各物質(zhì)的量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到第二次平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以抽去0.1mol氨，此時(shí)平衡常數(shù)K將不變；

所以答案是：0.005mol/（L·min）；A；20﹣25min，35﹣40min； ；45.5%；分離出0.1molNH3；等于。
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了反應(yīng)速率的定量表示方法和化學(xué)平衡常數(shù)的含義的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握反應(yīng)速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t；指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變的狀態(tài)才能正確解答此題．