Question

氨是氮循環(huán)中的重要物質(zhì)，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol．恒溫下，往一個4L的密閉容器中充入2molN₂和5.2molH₂，反應(yīng)過程中對NH₃的濃度進(jìn)行檢測，得到的數(shù)據(jù)如下表所示：

時間/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/mol?L-1	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

①5min內(nèi)，消耗H₂的平均反應(yīng)速率為

0.024mol/（L?min）

②N₂的平衡轉(zhuǎn)化率

20%

③計算此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

0.1

．
④若維持容器體積不變，只升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)值

變小

（填變大、變小、不變），正反應(yīng)速率

變大

（填變大、變小、不變）．
⑤若溫度維持不變，只將容器體積由4L變?yōu)?L，達(dá)新平衡時N₂的平衡濃度

大于

0.4mol?L^-1（填大于、小于、等于）
⑥若維持容器體積不變，充入He使之壓強(qiáng)增大一倍，正反應(yīng)速率

不變

（填變大、變小、不變），若維持壓強(qiáng)不變，充入He，則平衡移動方向為

逆移

（填正移、逆移、不移）

Answer 1

分析：①5min內(nèi)氨氣的濃度變化量為0.08mol/L，根據(jù)v=

△c

△t

計算v（NH₃），利用速率之比化學(xué)計量數(shù)之比計算v（H₂）；
②由表中數(shù)據(jù)可知，20min時反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，根據(jù)氨氣的平衡濃度計算△n（NH₃），利用物質(zhì)的量變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算△n（N₂），再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計算；
③由表中數(shù)據(jù)可知，20min時反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，根據(jù)氨氣的平衡濃度利用三段式計算其它組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；
④該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，正逆反應(yīng)速率都增大，但逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)移動，平衡常數(shù)減��；
⑤根據(jù)②中計算可知，氮氣的平衡濃度，溫度維持不變，只將容器體積由4L變?yōu)?L，假定平衡不移動，N₂的濃度為原平衡的2倍，實際壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，到達(dá)新平衡時N₂的濃度小于原平衡的2倍，據(jù)此判斷；
⑥維持容器體積不變，充入He使之壓強(qiáng)增大一倍，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，反應(yīng)速率不變．若維持壓強(qiáng)不變，充入He，體積增大，等效為降低壓強(qiáng)，平衡向體積增大的方向移動．

解答：解：①5min內(nèi)氨氣的濃度變化量為0.08mol/L，故v（NH₃）=

0.08mol/L

5min

=0.016mol/（L?min），速率之比化學(xué)計量數(shù)之比，所以v（H₂）=

3

2

v（NH₃）=

3

2

×0.016mol/（L?min）=0.024mol/（L?min），故答案為：0.024mol/（L?min）；
②由表中數(shù)據(jù)可知，20min時反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，氨氣的平衡濃度為0.2mol/L，故△n（NH₃）=4L×0.2mol/L=0.8mol，物質(zhì)的量變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，所以△n（N₂）=

1

2

×0.8mol=0.4mol，氮氣的轉(zhuǎn)化率為

0.4mol

2mol

×100%=20%，
故答案為：20%；
③由表中數(shù)據(jù)可知，20min時反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，氨氣的平衡濃度為0.2mol/L，則：
              N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol/L）：0.5     1.3       0
變化（mol/L）：0.1     0.3       0.2
平衡（mol/L）：0.4     1         0.2
該溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)k=

0．22

0.4×13

=0.1，
故答案為：0.1；
④該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，正逆反應(yīng)速率都增大，但逆反應(yīng)速率增大更多，平衡向逆反應(yīng)移動，平衡常數(shù)減小，故答案為：變小，變大；
⑤根據(jù)②中計算可知，氮氣的平衡濃度為0.4mol/L，溫度維持不變，只將容器體積由4L變?yōu)?L，假定平衡不移動，N₂的濃度為原平衡的2倍，實際壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，到達(dá)新平衡時N₂的濃度小于原平衡的2倍，故0.4mol/L＜c（N₂）＜0.8mol/L，故答案為：大于；
⑥維持容器體積不變，充入He使之壓強(qiáng)增大一倍，反應(yīng)混合物各組分的濃度不變，反應(yīng)速率不變．
若維持壓強(qiáng)不變，充入He，體積增大，等效為降低壓強(qiáng)，平衡向體積增大的方向移動，即向逆反應(yīng)移動，
故答案為：不變，逆移．

點評：本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算，難度中等，是對基礎(chǔ)知識的綜合運用，注意三段式解題法的利用．