Question

在恒容密閉容器中進行合成氨反應：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，其平衡常數(shù)K與溫度T的關系如下：

T/K	298	398	498
平衡常數(shù)K/L2?mol-2	4.1×106	K1	K2

（1）K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）下列各項可說明反應達到平衡狀態(tài)的是

 

a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃濃度比為1：3：2    
b．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
c．容器內(nèi)壓強保持不變                 
d．混合氣體密度保持不變
e．混合氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變
（3）某溫度下，在1L恒溫恒容容器中充入1mol N₂和3mol H₂進行上述反應，10min達平衡，此時容器內(nèi)壓強變?yōu)樵瓉淼?span id="lfnmzh2" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

7

8

．
①該過程的平均反應速率v（NH₃）=

 

②N₂的平衡轉化率為

 

③此時若保持容器溫度和體積不變，向其中再加入2.25mol N₂和0.5mol NH₃，則平衡

 

（填“正向”“逆向”或“不”）移動．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）該反應的正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則平衡常數(shù)減��；
（2）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度及各物質(zhì)成分都不變，以及由此引起的一系列物理量不變；
（3）①恒溫恒容條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強之比，10min達平衡，此時容器內(nèi)壓強變?yōu)樵瓉淼?span id="wkx3aob" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

7

8

，則平衡后氣體物質(zhì)的量=

7

8

×（1+3）mol=3.5mol，氣體減少的物質(zhì)的量=（1+3）mol-3.5mol=0.5mol，設生成氨氣的物質(zhì)的量為x，
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）減少
                2mol     2mol
                x        0.5mol
2mol：2mol=x：0.5mol，x=0.5mol
該過程的平均反應速率v（NH₃）=

△n V

t

；
②設參加反應的氮氣的物質(zhì)的量為y，
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）減少
1mol                     2mol
y                        0.5mol
1mol：2mol=y：0.5mol
y=0.25mol
轉化率=

氮氣參加反應的物質(zhì)的量

氮氣初始物質(zhì)的量

×100%；
③先計算濃度商，如果濃度商Q＞K，則平衡逆向移動，如果Q=K，則平衡不移動，如果Q＜K，則平衡正向移動．

解答： 解：（1）該反應的正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則平衡常數(shù)減小，所以K₁＞K₂，故答案為：＞；
（2）a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃濃度比為1：3：2時該反應不一定達到平衡狀態(tài)，與反應物初始濃度及轉化率有關，故錯誤；    
b．3v（N₂）_正=v（H₂）_逆時，該反應達到平衡狀態(tài)，所以v（N₂）_正=3v（H₂）_逆時該反應沒有達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
c．該反應是一個反應前后氣體體積減小的可逆反應，當容器內(nèi)壓強保持不變時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故正確；                
d．無論該反應是否達到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)密度始終不變，所以不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
e．反應前后氣體的物質(zhì)的量減小、質(zhì)量不變，所以平均摩爾質(zhì)量增大，當混合氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
故選ce；
（3）①恒溫恒容條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強之比，10min達平衡，此時容器內(nèi)壓強變?yōu)樵瓉淼?span id="vt8p6pb" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

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，則平衡后氣體物質(zhì)的量=

7

8

×（1+3）mol=3.5mol，氣體減少的物質(zhì)的量=（1+3）mol-3.5mol=0.5mol，設生成氨氣的物質(zhì)的量為x，
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）減少
                2mol     2mol
                x        0.5mol
2mol：2mol=x：0.5mol，x=0.5mol
該過程的平均反應速率v（NH₃）=

△n V

t

=

0.5mol 1L

10min

=0.05mol/（L．min），
故答案為：0.05mol/（L．min）；
②設參加反應的氮氣的物質(zhì)的量為y，
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）減少
1mol                     2mol
y                        0.5mol
1mol：2mol=y：0.5mol
y=0.25mol
轉化率=

氮氣參加反應的物質(zhì)的量

氮氣初始物質(zhì)的量

×100%=

0.25mol

1mol

×100%=25%，
故答案為：25%；
③平衡時c（NH₃）=

0.5

1

mol/L=0.5mol/L，c（H₂）=

3-0.5× 3 2

1

mol/L=1.5mol/L，c（N₂）=

1-0.25

1

mol/Lmol/L=0.75mol/L，
該溫度下平衡常數(shù)K=

0.5×0.5

0.75×1．53

=

1

3×1．53

再加入2.25mol N₂和0.5mol NH₃時，c（NH₃）=

0.5+0.5

1

mol/L=1mol/L，c（H₂）=

3-0.5× 3 2

1

mol/L=1.5mol/L，c（N₂）=

1-0.25+2.25

1

mol/L=3mol/L，
濃度商=

12

3×1．53

=K，所以該反應不移動，故答案為：不．

點評：本題考查化學平衡常數(shù)的計算、化學平衡計算、化學平衡狀態(tài)判斷等知識點，側重考查分析計算能力，注意只有反應前后改變的物理量才能作為判斷化學平衡狀態(tài)的依據(jù)，難點是化學平衡的計算，采用三段式法解答即可，題目難度中等．