Question

在一密閉體系中發(fā)生下列反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0．
回答下列問(wèn)題：
（1）在一定溫度下，向一容積為2L的密閉容器中通入0.3molN₂和0.9molH₂，2min達(dá)到平衡時(shí)，C（N₂）為0.1mol/L，則H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

，用H₂濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為

 

該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

．
（2）若要使反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，且達(dá)到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡狀態(tài)（1）相同，則起始時(shí)n（NH₃）的取值范圍為

 

．
（3）若圖中t₁時(shí)刻將容器體積變?yōu)樵瓉?lái)的1/2倍，當(dāng)t₂時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)N₂的濃度為原平衡的1.9倍，則平衡

 

（“正移”“逆移”“不移動(dòng)”）．
①t₃、t₅時(shí)刻體系中所改變的某一條件分別是：

 

、

 

；其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的時(shí)間段是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）轉(zhuǎn)化率為已轉(zhuǎn)化濃度與起始濃度的百分比；利用2min內(nèi)氫氣濃度的變化計(jì)算；利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算得出；
（2）反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即n（NH₃）大于平衡（1）平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量；達(dá)到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡狀態(tài)（1）相同，即與平衡（1）等效，則加入的NH₃物質(zhì)的量最大時(shí)，即為不加人N₂和H₂時(shí)的n（NH₃）；
（3）容器體積變?yōu)樵瓉?lái)的1/2倍，若平衡不移動(dòng)，則再次達(dá)到平衡時(shí)N₂的濃度為原平衡的2倍，據(jù)此判斷；
①t₃時(shí)刻正逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，據(jù)此判斷；t₅時(shí)刻，正逆反應(yīng)速率均增大相同的倍數(shù)，為催化劑的影響；正反應(yīng)進(jìn)行到最大程度時(shí)，混合物中NH₃的含量最高．

解答： 解：（1）N₂的起始濃度為：

0.3mol

2L

=0.15mol/L，平衡時(shí)濃度為0.1mol/L，則N₂轉(zhuǎn)化濃度為：0.15mol/L-0.1mol/L=0.05mol/L，則H₂的轉(zhuǎn)化濃度為：3×0.05mol/L=0.15mol/L，H₂的起始濃度為：

0.9mol

2L

=0.45mol/L，H₂轉(zhuǎn)化率為：

0.15mol/L

0.45mol/L

×100%=33.3%；2min內(nèi)H₂濃度變化了0.15mol/L，平均反應(yīng)速率為

0.15mol/L

2min

=0.075mol?L^-1?min^-1；生成氨氣的濃度即為氨氣平衡時(shí)濃度，濃度為：2×0.05mol/L=0.1mol/L，H₂的平衡時(shí)濃度為：0.45mol/L-0.15mol/L=0.3mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

[NH3]2

[N2]?[H2]3

=

0．12

0.1×0．33

=3.7；
故答案為：33.3%，0.075mol?L^-1?min^-1，3.7；
（2）反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即n（NH₃）大于平衡（1）平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量，即0.2 mol＜n（NH₃）；達(dá)到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡狀態(tài)（1）相同，即與平衡（1）等效，由于反應(yīng)前后計(jì)量數(shù)不同，則加入的NH₃物質(zhì)的量全部轉(zhuǎn)化為N₂和H₂時(shí)，與平衡（1）相同，故當(dāng)N₂和H₂物質(zhì)的量為零時(shí)，加入的n（NH₃）最大，為0.3mol×2=0.6mol，即n（NH₃）的取值范圍為：0.2 mol＜n（NH₃）≤0.6 mol；故答案為：0.2 mol＜n（NH₃）≤0.6 mol；
（3）容器體積變?yōu)樵瓉?lái)的

1

2

倍，若平衡不移動(dòng)，則再次達(dá)到平衡時(shí)N₂的濃度為原平衡的2倍，而現(xiàn)在為1.9倍，則說(shuō)明化學(xué)平衡右移；故答案為：正移；
①t₃時(shí)刻正逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，由于反應(yīng)△H＜0，正反應(yīng)放熱，升高溫度向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則t₃時(shí)刻改變條件為升高溫度；t₅時(shí)刻，正逆反應(yīng)速率均增大相同的倍數(shù)，為催化劑的影響；正反應(yīng)進(jìn)行到最大程度時(shí)，混合物中NH₃的含量最高，由于t₃→t₄，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則時(shí)刻t₂→t₃，NH₃的含量最高；
故答案為：升溫、加催化劑、t₂→t₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，題目難度不大，注意把握有關(guān)計(jì)算公式的運(yùn)用和對(duì)概念的理解．