Question

17．已知工業上合成氨的反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．在一體積為2L的密閉容積中，加入0.20mol的N₂和0.60mol的H₂，反應中NH₃的物質的量濃度的變化情況如圖所示，請回答下列問題：
（1）寫出該反應平衡常數的表達式K=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$
（2）反應進行到4分鐘就達到平衡．請計算從反應開始到平衡時，平均反應速率v（NH₃）為0.025mol/（L•min）；
（3）該溫度下反應達到平衡時，5分鐘時，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡向正反應方向移動 （填“向逆反應方向”、“向正反應方向”或“不”）原因是：若只把容器的體積縮小一半，各種物質的濃度都加倍，濃度熵Q＜K，平衡向正向移動．化學平衡常數將不變（填“增大”、“減少”或“不變”）．
（4）在第5分鐘時將容器的體積瞬間縮小一半后，若在第8分鐘時達到新的平衡（此時NH₃的濃度約為0.25mol•L^-1），請在圖中畫出第5分鐘后NH₃濃度的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）依據平衡常數概念寫出，用生成物濃度的冪次方乘積除以反應物濃度的冪次方乘積；
（2）分析圖象到4min氨氣的濃度增大0.10mol/L，依據化學反應速率概念計算得到；
（3）體積縮小一半相當于增大體系的壓強，平衡向氣體分子數減小的方向即正反應方向移動；
（4）在第5分鐘時將容器的體積瞬間縮小一半后，若在第8分鐘時達到新的平衡（此時NH₃的濃度約為0.25mol•L^-1），圖象起點標對，拐點、平臺、走勢是繪制關鍵；先判斷把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，再結合平衡時的濃度作圖．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應平衡常數的表達式 K=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
故答案為：$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
（2）反應進行到4分鐘到達平衡．請計算從反應開始到剛剛平衡，平均反應速率v（NH₃）=$\frac{0.10mol/L}{4min}$=0.025mol/（L•min）；
故答案為：0.025mol/（L•min）；
（3）該反應是氣體體積減小的反應，把容器的體積縮小一半，增大了反應體系的壓強，增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動；化學平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變．
故答案為：向正反應方向；若只把容器的體積縮小一半，各種物質的濃度都加倍，濃度熵Q＜K，平衡向正向移動；不變；
（4）把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，氨氣的濃度變為0.20mol/L，平衡后濃度約為0.25mol/L，圖象為：，
故答案為：，

點評 本題考查了化學反應速率的定量表示方法、化學平衡常數、化學平衡的影響因素，原電池電極反應等知識點，同一化學反應中化學平衡常數只與溫度有關，與反應物、生成物的濃度無關，圖象分析繪制是解題關鍵，題目難度中等．