Question

10．一定條件下，反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）在10L的密閉容器中進行，
（1）測得2min內(nèi)，N₂的物質(zhì)的量由20mol減小到8mol，則2min內(nèi)H₂的反應速率為1.8mol/（L•min）．
（2）當該反應達到化學平衡時，則其平衡常數(shù)表達式為$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c（{N}_{2}）c}^{3}（{H}_{2}）}$，如果此時向容器中增加氮氣，那么氫氣的轉(zhuǎn)化率會增大 （填增大或降低）．
（3）生成物氨氣能與水反應，生成的一水合氨屬于弱電解質(zhì)（填強電解質(zhì)或弱電解質(zhì)）．
（4）在含有酚酞的0.1mol/L氨水中加少量的NH₄Cl晶體，則溶液顏色C（填字母）．
A．變藍色       B．變深     C．變淺     D．不變
（5）工業(yè)合成氨的反應為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g），反應在一定條件下達到平衡時，NH3的物質(zhì)的量分數(shù)（NH₃的物質(zhì)的量與反應體系中總的物質(zhì)的量之比）為$\frac{4}{7}$．求（寫出計算過程）
①該條件下N₂的平衡轉(zhuǎn)化率；
②該條件下反應2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常數(shù)．

Answer 1

分析 （1）化學反應速率v=$\frac{△c}{△t}$，計算氮氣的反應速率，結(jié)合化學反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比計算氫氣的反應速率；
（2）化學平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$，兩種反應物增大一種會提高另一種的轉(zhuǎn)化率；
（3）一水合氨在水溶液中部分電離；
（4）從加入少量的NH₄Cl晶體后氨水的電離平衡移動方向進行判斷；
（5）令參加反應的氮氣的物質(zhì)的量為nmol，根據(jù)三段式用n表示出各組分的物質(zhì)的量的變化量、平衡時各組分的物質(zhì)的量．在根據(jù)NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)，列方程計算n的值；
①根據(jù)轉(zhuǎn)化率的定義計算該條件下N₂的平衡轉(zhuǎn)化率；
②平衡常數(shù)指生成物濃度的系數(shù)次冪之積與反應物濃度系數(shù)次冪之積的比值，平衡常數(shù)k=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$．相同溫度下，同一可逆反應的正逆平衡常數(shù)互為倒數(shù)關系．

解答 解：（1）測得2min內(nèi)，N₂的物質(zhì)的量由20mol減小到8mol，V（N₂）=$\frac{\frac{（20-8）mol}{10L}}{2min}$=0.6mol/L′min，反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，則2min內(nèi)H₂的反應速率V（H₂）=3V（N₂）=1.8mol/（L•min），
故答案為：1.8mol/（L•min）；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c（{N}_{2}）c}^{3}（{H}_{2}）}$，如果此時向容器中增加氮氣，那么氫氣的轉(zhuǎn)化率會增大，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c（{N}_{2}）c}^{3}（{H}_{2}）}$，增大；
（3）生成物氨氣能與水反應，生成的一水合氨在水溶液中部分電離屬于弱電解質(zhì)，
故答案為：弱電解質(zhì)；
（4）因氨水電離生成氫氧根離子，則酚酞遇堿變紅，當加入少量的NH₄Cl晶體后，NH₄⁺離子濃度增大，根據(jù)同離子效應，加入NH₄Cl后，氨水的電離平衡向逆方向移動，抑制氨水電離，從而c（OH^-）變小，顏色變淺，
故答案為：C；    
（5）對于反應   N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
   開始（mol）：0.6     1.6        0
  變化（mol）：n     3n        2n
平衡（mol）：0.6-n     1.6-3n     2n
所以$\frac{2n}{（0.6-n）+（1.6-3n）+2n}$=$\frac{4}{7}$，解得n=0.4，
①由三段式解題法計算可知，平衡時參加反應的氮氣的物質(zhì)的量為0.4mol，
起始時，氮氣的物質(zhì)的量為0.6mol，
所以該條件下N₂的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.4mol}{0.6mol}$×100%=66.7%，
答：該條件下N_2的平衡轉(zhuǎn)化率：66.7%；
②由三段式解題法計算可知，平衡時，c（N₂）=$\frac{（0.6-0.4）mol}{2L}$=0.1mol/l；c（H₂）=$\frac{（1.6-3×0.4）mol}{2L}$=0.2mol/l； c（NH₃）=$\frac{2×0.4mol}{2L}$=0.4mol/l．
所以該條件下反應2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0．{2}^{3}×0.1}{0．{4}^{2}}$=0.005，
答：該條件下反應2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常數(shù)為0.005．

點評 本題考查平衡移動與計算、平衡常數(shù)等，難度中等，注意三段式解題法的利用，掌握基礎是解題關鍵．