Question

【題目】NH3水溶液呈弱堿性，并可用作農(nóng)業(yè)化肥，現(xiàn)進(jìn)行下列研究：現(xiàn)將一定量的H2和N2充入10L的密閉容器中，在一定條件下使其發(fā)生反應(yīng)，有關(guān)H2、N2、NH3三者的物質(zhì)的量的變化與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：

（1）若t1=10min，則0至t1時(shí)間內(nèi)H2的反應(yīng)速率為_________；

（2）下列幾種情形中可以證明合成氨的反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是_____。

①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolN2的同時(shí)生成2nmolNH3；

②1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有6個(gè)N—H鍵形成；

③1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有3個(gè)H—H鍵形成；

④混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)；

⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)；

⑥混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)。

（3）根據(jù)圖中曲線變化情況判斷，t1時(shí)刻改變的反應(yīng)條件可能是_____（填字母）

a．加入了催化劑 b．降低了反應(yīng)的溫度 c．縮小容器體積增大壓強(qiáng)

（4）t2時(shí)刻后反應(yīng)達(dá)平衡，N2總共的轉(zhuǎn)化率為______。

（5）在t1時(shí)刻對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)是______。

Answer 1

【答案】0.0015mol/(L·min) ①③④⑥ c 50% 426.7

【解析】

根據(jù)圖像可知，氫氣、氮?dú)獾某跏嘉镔|(zhì)的量分別為0.40mol、0.20mol，反應(yīng)在t1時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時(shí)，氫氣、氮?dú)�、氨氣的物質(zhì)的量分別為0.25mol、0.15mol、0.10mol；t1時(shí)改變外界條件平衡正向移動(dòng)。

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

初始： 0.20 0.40 0

反應(yīng)1：0.05 0.15 0.10

平衡1：0.15 0.25 0.10

反應(yīng)2：0.05 0.15 0.10

平衡2：0.10 0.10 0.20

（1）若t1=10min，0至t1時(shí)間內(nèi)H2的量變化為0.15mol，v（H2）=0.15mol/（10L×10min）=0.0015mol/(L·min)；

（2）①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolN2，則必然消耗2nmolNH3，若同時(shí)又生成2nmolNH3，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，①正確；

②1個(gè)N≡N鍵斷裂，必然有6個(gè)N—H鍵形成，反應(yīng)時(shí)按此比例進(jìn)行，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，②錯(cuò)誤；

③1個(gè)N≡N鍵斷裂，必然有3個(gè)H—H也斷裂，若同時(shí)有3個(gè)H—H鍵形成，則同一物質(zhì)的反應(yīng)方向相反，量相同，達(dá)到平衡狀態(tài)，③正確；

④反應(yīng)體系中，可逆號(hào)兩邊氣體計(jì)量數(shù)不同，若達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，氣體的物質(zhì)的量不再改變，容器為恒容，則混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)，壓強(qiáng)可作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)，④正確；

⑤反應(yīng)體系中，反應(yīng)物與生成物均為氣體，則混合氣體的質(zhì)量自始至終不變，而容積固定，則密度一直不變，混合氣體的密度不能作為判斷是否平衡的依據(jù)，⑤錯(cuò)誤；

⑥反應(yīng)體系中，反應(yīng)物與生成物均為氣體，則混合氣體的質(zhì)量自始至終不變，若達(dá)到平衡時(shí)，氣體的物質(zhì)的量不再改變，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變，平均摩爾質(zhì)量可作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)，⑥正確；

答案為①③④⑥。

（3）a．催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有影響，對(duì)限度無影響，a錯(cuò)誤；

b．降低了反應(yīng)的溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，曲線的變化斜率變小，與圖像不符，b錯(cuò)誤；

c．縮小容器體積增大壓強(qiáng)，反應(yīng)體系中的各物質(zhì)濃度增大，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，與圖像相符，c正確；

答案為c；

（4）t2時(shí)刻后反應(yīng)達(dá)平衡，氮?dú)獾姆磻?yīng)量為0.1mol，初始量為0.2mol，轉(zhuǎn)化率=0.1mol/0.2mol×100%=50%；

（5）t1時(shí)刻時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，K=c2（NH3）/[c3（H2）×c（N2）]=0.012/(0.0253×0.015)=426.7。