Question

氨氣是一種重要的基礎化工原料，用途廣泛．
在微電子工業中，氨水可作刻蝕劑H₂O₂ 的清除劑，產物不污染環境．該反應的化學方程式為2NH₃+3H₂O₂═

N₂

+6H₂O
工業中常用以下反應合成氨：N₂+3H₂?2NH₃△H＜0．某實驗室在三個不同條件的密閉容器中，分別加入濃度均為c（N₂）=0.100mol/L，c（H₂）=0.300mol/L進行反應時，N₂的濃度隨時間的變化如下圖①、②、③曲線所示．

（1）該反應平衡常數的數學表達式

c2(NH3)平衡

c(N2)平衡c3(H2)平衡

；實驗②平衡時H₂的轉化率為

40%

（2）據圖所示，②、③兩裝置中各有一個條件與①不同．請指出，并說明判斷的理由．
②條件：

加了催化劑

理由：

因為加入催化劑能縮短達到平衡的時間，但化學平衡不移動所以①②兩裝置達到平衡時N₂的濃度相同．

③條件：

溫度升高

理由：

該反應為放熱反應，溫度升高，達到平衡的時間縮短，但平衡向逆反應方向移動，③中到達平衡時N₂的濃度高于①

．

Answer 1

分析：根據質量守恒定律推斷未知物；
（1）化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時，各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；
實驗②平衡時H₂的轉化率為α（H₂）=

△c(H2)

c起始(H2)

×100%
（2）②到達平衡的時間比①短，到達平衡時N₂的濃度與①相同，化學平衡不移動；
③到達平衡的時間比①短，到達平衡時N₂的濃度高于①，與①相比，平衡向逆反應方向移動．

解答：解：根據質量守恒定律，反應前后的元素及原子守恒，則推知未知物為N₂，故答案為：N₂；
（1）該反應平衡常數的數學表達式k=

c2(NH3)平衡

c(N2)平衡c3(H2)平衡

；
濃度變化量之比等于化學計量數之比，所以△c（H₂）=3△c（N₂）=3×（0.1-0.06 ）mol/L=0.12mol/L，
實驗②平衡時H₂的轉化率為α（H₂）=

△c(H2)

c起始(H2)

×100%=

0.12mol/L

0.3mol/L

×100%=40%．
故答案為：

c2(NH3)平衡

c(N2)平衡c3(H2)平衡

；40%；
（2）②到達平衡的時間比①短，到達平衡時N₂的濃度與①相同，化學平衡不移動，故②與①相比加了催化劑，
故答案為：加了催化劑；因為加入催化劑能縮短達到平衡的時間，但化學平衡不移動所以①②兩裝置達到平衡時N₂的濃度相同；
③到達平衡的時間比①短，到達平衡時N₂的濃度高于①，與①相比，平衡向逆反應方向移動，故③與①相比溫度升高，
故答案為：溫度升高；該反應為放熱反應，溫度升高，達到平衡的時間縮短，但平衡向逆反應方向移動，③中到達平衡時N₂的濃度高于①．

點評：本題考查了化學平衡常數、影響因素及有關計算等，注意計算平衡常數時表達式中的濃度為平衡濃度，不是任意時刻的濃度．