Question

19．（1）在一定條件下，將H₂和N₂置于一容積為2L的密閉容器中發生反應．反應過程中H₂、N₂和NH₃的物質的量變化如圖：
①計算反應開始10分鐘內，NH₃的平均反應速率0.005mol•L^-1•min^-1．
②圖中10～20分鐘曲線發生變化的可能原因是使用了催化劑或升溫．
③判斷該反應達到平衡狀態的標志是bce（填字母）；
a．NH₃的生成速率與H₂生成速率相等
b．NH₃百分含量保持不變
c．容器中氣體的壓強不變
d．容器中混合氣體的密度保持不變
e．氣體的平均相對分子質量不變．

Answer 1

分析 ①根據v=$\frac{△c}{△t}$計算反應速率；
②由圖象可知各組分物質的量變化增快，且10min時是連續的，三種氣體物質的速率增加倍數相同，說明為使用催化劑；
③當反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再改變．

解答 解：①v（NH₃）=$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{10min}$=0.005mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.005mol•L^-1•min^-1；
②由圖可知，0-10分鐘內△n（N₂）=0.025mol×2=0.05mol；10-20分鐘內△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物質的量之比，所以，0-10分鐘與10到20分鐘兩個時間段中，N₂的反應速率之比為0.05mol：0.1mol=1：2；
由圖象可知各組分物質的量變化增快，且10min時變化是連續的，20min達平衡時，△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H₂）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH₃）=0.025mol×8=0.2mol，物質的量變化之比等于化學計量數之比，三種氣體物質的速率增加倍數相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑或升溫，
故答案為：使用了催化劑或升溫；
③a．N₂和NH₃濃度是否相等取決于反應的起始量和轉化的程度，不能判斷是否達到平衡，故a錯誤；    
b．NH₃百分含量保持不變，說明反應達到平衡狀態，故b正確；
c．反應前后氣體的物質的量不等，容器中氣體的壓強不變，說明達到平衡狀態，故c正確；   
d．NH₃的生成速率與H₂的消耗速率相等，正逆反應速率不等，沒有達到平衡狀態，故d錯誤；
e．由于氣體的質量不變，氣體物質的量反應前后不同，所以氣體的平均相對分子質量不變，說明反應物和生成物物質的量不變，反應達到平衡狀態，故e正確；
故答案為：bce．

點評 本題考查化學平衡的計算、平衡移動以及平衡狀態的判斷，題目難度中等，注意對圖象的分析．