Question

合成氨對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國(guó)防建設(shè)均具有重要意義．
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ?mol^-1
（1）在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng)，下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是

ac

（填序號(hào)）．
a．混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
b．混合氣體的密度不再發(fā)生變化
c．反應(yīng)容器中N₂的物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化
d．單位時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3a個(gè)N-H鍵
e．三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
f． NH₃的生成速率與H₂的消耗速率之比為2：3
（2）在恒溫恒容的密閉容器中，合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線(xiàn)如圖所示．
①前25min 內(nèi)，用H₂ 的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是

0.12mol?L^-1?min^-1

．
②在25min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

0.15

（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)），達(dá)到平衡時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率α=

50%

．若升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）下列措施中能使n（H₂）/n（NH₃）增大的有

AC

．
A．升高溫度                 B．加入催化劑          C．將N₂（g）從體系中分離
D．再充入1molN₂和3mol H₂E．體積不變，充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、含量不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理性不變，以此解答該題；
（2）①、由圖可知，平衡時(shí)△c（A）=3mol/L、△c（B）=2mol/L、△c（C）=1mol/L，故△c（A）：△c（B）：△c（C）=3：2：1，故A代表氫氣、B代表氨氣、C代表氮?dú)�，根�?jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（H₂）；
②、由可知平衡時(shí)各組分的平衡濃度，c（H₂）=3mol/L、c（N₂）=1mol/L、c（NH₃）=2mol/L，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
氫氣的起始濃度為6mol/L，根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算氫氣的轉(zhuǎn)化率；
該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷平衡常數(shù)變化；
（3）使n（H₂）/n（NH₃）增大，可以改變條件使平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，據(jù)此結(jié)合選項(xiàng)判斷．

解答：解：（1）a．該反應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體的總的物質(zhì)的量進(jìn)行，壓強(qiáng)降低，故混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，說(shuō)明到達(dá)平衡，故a正確；
b．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，故b錯(cuò)誤；
c．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，反應(yīng)混合物各組分的濃度不發(fā)生變化，反應(yīng)容器中N₂的物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化，說(shuō)明到達(dá)平衡，故c正確；
d．單位時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3a個(gè)N-H鍵，都表示正反應(yīng)速率，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤；
e．反應(yīng)混合物平衡時(shí)的濃度之比與起始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時(shí)可能等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，也可能不等于，故e錯(cuò)誤；
f． NH₃的生成速率與H₂的消耗速率都表示正反應(yīng)速率，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故f錯(cuò)誤；
故答案為：ac；
（2）①、由圖可知，平衡時(shí)△c（A）=3mol/L、△c（B）=2mol/L、△c（C）=1mol/L，故△c（A）：△c（B）：△c（C）=3：2：1，故A代表氫氣、B代表氨氣、C代表氮?dú)�，故v（H₂）=

3mol/L

25min

=0.12 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.12 mol?L^-1?min^-1；
②、由可知平衡時(shí)各組分的平衡濃度，c（H₂）=3mol/L、c（N₂）=1mol/L、c（NH₃）=2mol/L，
故平衡常數(shù)k=

22

1×33

=0.15，
氫氣的起始濃度為6mol/L，△c（H₂）=3mol/L，故氫氣的轉(zhuǎn)化率為

3mol/L

6mol/L

×100%=50%，
該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故平衡常數(shù)減小，
故答案為：50%，減��；
（3）A．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，n（H₂）增大，n（NH₃）減小，故n（H₂）/n（NH₃）增大，故A正確；
B．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，n（H₂）/n（NH₃）不變，故B錯(cuò)誤；
C．將N₂（g）從體系中分離，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，n（H₂）增大，n（NH₃）減小，故n（H₂）/n（NH₃）增大，故C正確；
D．再充入1molN₂和3mol H₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故n（H₂）/n（NH₃）減小，故D錯(cuò)誤；
E．體積不變，充入He（g），反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，n（H₂）/n（NH₃）不變，故E錯(cuò)誤；
故答案為：AC．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡圖象等，難度中等，（2）中注意判斷圖象A、B、C代表的物質(zhì)數(shù)據(jù)關(guān)鍵．