Question

【題目】農業對化肥的需求是合成氨工業發展的持久推動力。在一容積為2 L的密閉容器內加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定條件下發生如下反應：

(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反應中NH3的物質的量濃度的變化情況如右圖，根據圖像，計算從反應開始到平衡時，氮氣的平均反應速率為___________________。

(2)該溫度下，反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+ Q（Q>0）的平衡常數表達式為__________。

其平衡常數K與溫度T的關系如下表：

T/℃	25	125	225
平衡常數K	4×106	K1	K2

試判斷K1______ K2（填寫“>”“=”或“<”）。原因是_________________________________

(3)下列能說明合成氨反應已達到平衡狀態的是________（填字母）（反應是在固定體積的密閉容器中進行的）

a．3v(N2) = v(H2) b． 不發生變化 c．混合氣體的密度保持不變

d．25℃時，測得容器中 c(NH3)=0.2 mol·L-1， c(H2) =c(N2) =0.01 mol·L-1

(4) 催化劑存在下，NH3可用來消除NO的污染，生成兩種對環境無害的物質。寫出反應的化學方程式并標出電子轉移的方向和數目：____________；該反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為____。

(5) pH相同的氨水和氫氧化鈉溶液，分別用蒸餾水稀釋至原來體積的m倍和n倍，稀釋后兩溶液的pH仍相同，則m________n（填“>”、“<”或“＝”）

Answer 1

【答案】0.0125mol/L min K= > 正反應方向為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，K值減小 bd 2：3 >

【解析】

（1）圖象得知，反應到平衡時， 生成氨氣的物質的量濃度為0.10 mol/L，根據公式計算氨氣的化學反應速率，再根據化學計量數之比等于各物質的反應速率之比得出結論；
（2）平衡常數K=生成物平衡濃度冪次方乘積與反應物平衡濃度冪次方乘積的比值；反應為放熱反應，升溫平衡向吸熱反應方向進行；
（3）可逆反應到達平衡時，同一物質的正、逆反應速率相等，各組分的濃度、含量不變，由此衍生的其它一些物理量不變，注意判斷平衡狀態的物理量應隨反應進行而變化，該物理量由變化到不變化，說明反應到達平衡；

（4）

（5）稀釋后兩種溶液的pH同，則溶液中c（OH-）相等，根據加水稀釋時溶液中n（OH-）變化確定稀釋后溶液體積的相對大小。

（1）根據圖像可知，反應達到平衡，所需的時間為4min，此時生成氨氣的物質的量濃度0.10mol/L，=0.025 mol/Lmin，根據化學方程式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，= 0.0125 mol/Lmin

（2）該溫度下，反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+ Q（Q>0）的平衡常數表達式K=，反應為放熱反應，升溫平衡逆向進行，平衡常數減小，則K1>K2，

故答案為：K=；>；正反應方向為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，K值減小；

（3）a. 不同物質的正、逆反應速率之比等于其計量數之比是平衡狀態，3v(N2)=v(H2)，不能說明正逆反應速率相同，不能說明反應達到平衡狀態，a項錯誤；

b. 不發生變化，可K值不變，即溫度保持不變，則能說明該反應達平衡狀態，b項正確；

c. 如果是在密閉容器中反應，質量不變，體積不變，密度始終不變，c項錯誤；

d. 25℃時，測得容器中 c(NH3)=0.2 mol·L-1， c(H2) =c(N2) =0.01 mol·L-1，計算此時濃度商Qc= =4×106=K，反應處于平衡狀態，d項正確；

故答案為：bd；

（4）NH3可用來消除NO的污染，生成2種對環境無害的物質，應生成氮氣和水，反應的方程式為，反應中只有N元素化合價發生變化，由方程式可以知道反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為4：6=2：3，故答案為：；2:3；

（5）一水合氨是弱電解質，氫氧化鈉是強電解質，加水稀釋過程中，促進氨水電離，導致氨水中n(OH)增大，而氫氧化鈉中n(OH)不變，要使稀后兩種溶液的pH同，則溶液體積關系為：氨水>氫氧化鈉，所以m>n，故答案為：>。