Question

9．在一容積為1L的密閉容器內加入0.1mol的N₂和0.3mol的H₂，在一定條件下發生如下反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，反應中NH₃的物質的量濃度的變化情況如圖：
（1）該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
（2）根據如圖，計算從反應開始到平衡時（4分鐘末），平均反應速率v（N₂）=0.0125mol/（L•min）．
（3）該反應達到平衡狀態的標志是bc（填字母）；
a．N₂和NH₃濃度相等                 
b．NH₃百分含量保持不變     
c．容器中氣體的壓強不變
d．3v_正（H₂）=2v_逆（NH₃）        
e．容器中混合氣體的密度保持不變
（4）在第5分鐘末改變某一條件后，在第8分鐘末達到新的平衡（此時NH₃的濃度約為0.25mol/L），達到新平衡時NH₃濃度的變化曲線如上圖．則第5分鐘末改變的條件是增大壓強．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
（2）先計算氨氣反應速率，再根據同一可逆反應中同一段時間內各物質的反應速率之比等于其計量數之比計算氮氣反應速率；
（3）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量、物質的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
（4）改變條件的一瞬間，氨氣濃度增大，隨著反應的進行，氨氣濃度增大平衡正向移動．

解答 解：（1）該反應化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
故答案為：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
（2）v（NH₃）=$\frac{0.10-0}{4}$mol/（L．min）=0.025 mol/（L•min），同一可逆反應中同一段時間內各物質的反應速率之比等于其計量數之比，所以v（N₂）=$\frac{1}{2}$ v（NH₃）=$\frac{1}{2}$×0.025 mol/（L•min）=0.0125 mol/（L•min），
故答案為：0.0125 mol/（L•min）；
（3）a．N₂和NH₃濃度相等時，該反應不一定達到平衡狀態，與反應初始濃度及轉化率有關，所以不能據此判斷平衡狀態，故錯誤；                 
b．NH₃百分含量保持不變時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；     
c．容器中氣體的壓強不變時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量不變，反應達到平衡狀態，故正確；
d．當2v_正（H₂）=32v_逆（NH₃） 時反應達到平衡狀態，所以當 3v_正（H₂）=2v_逆（NH₃）時反應沒有達到平衡狀態，故錯誤；
故選：b、c；
（4）改變條件的一瞬間，氨氣濃度增大，隨著反應的進行，氨氣濃度增大平衡正向移動，只能是增大壓強平衡正向移動，故答案為：增大壓強．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡狀態判斷、化學平衡影響因素等知識點，側重考查學生分析判斷及計算能力，“反應前后改變的物理量不變時”可逆反應達到平衡狀態，注意分析圖象中曲線變化趨勢與外界影響因素的關系，題目難度不大．