Question

在一密閉體系中發生下列反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0．
回答下列問題：
（1）在一定溫度下，向一容積為2L的密閉容器中通入0.3molN₂和0.9molH₂，2min達到平衡時，C（N₂）為0.1mol/L，則H₂的轉化率為

 

，用H₂濃度變化表示的平均反應速率為

 

該溫度下的平衡常數K=

 

．
（2）若要使反應開始時向逆反應方向進行，且達到平衡后各氣體的物質的量與平衡狀態（1）相同，則起始時n（NH₃）的取值范圍為

 

．
（3）若圖中t₁時刻將容器體積變為原來的1/2倍，當t₂時刻再次達到平衡時N₂的濃度為原平衡的1.9倍，則平衡

 

（“正移”“逆移”“不移動”）．
①t₃、t₅時刻體系中所改變的某一條件分別是：

 

、

 

；其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的時間段是

 

．

Answer 1

考點：化學反應速率與化學平衡圖象的綜合應用

專題：化學平衡專題

分析：（1）轉化率為已轉化濃度與起始濃度的百分比；利用2min內氫氣濃度的變化計算；利用化學平衡常數計算得出；
（2）反應開始時向逆反應方向進行，即n（NH₃）大于平衡（1）平衡時NH₃的物質的量；達到平衡后各氣體的物質的量與平衡狀態（1）相同，即與平衡（1）等效，則加入的NH₃物質的量最大時，即為不加人N₂和H₂時的n（NH₃）；
（3）容器體積變為原來的1/2倍，若平衡不移動，則再次達到平衡時N₂的濃度為原平衡的2倍，據此判斷；
①t₃時刻正逆反應速率均增大，且逆反應速率大于正反應速率，據此判斷；t₅時刻，正逆反應速率均增大相同的倍數，為催化劑的影響；正反應進行到最大程度時，混合物中NH₃的含量最高．

解答： 解：（1）N₂的起始濃度為：

0.3mol

2L

=0.15mol/L，平衡時濃度為0.1mol/L，則N₂轉化濃度為：0.15mol/L-0.1mol/L=0.05mol/L，則H₂的轉化濃度為：3×0.05mol/L=0.15mol/L，H₂的起始濃度為：

0.9mol

2L

=0.45mol/L，H₂轉化率為：

0.15mol/L

0.45mol/L

×100%=33.3%；2min內H₂濃度變化了0.15mol/L，平均反應速率為

0.15mol/L

2min

=0.075mol?L^-1?min^-1；生成氨氣的濃度即為氨氣平衡時濃度，濃度為：2×0.05mol/L=0.1mol/L，H₂的平衡時濃度為：0.45mol/L-0.15mol/L=0.3mol/L，化學平衡常數表達式為：K=

[NH3]2

[N2]?[H2]3

=

0．12

0.1×0．33

=3.7；
故答案為：33.3%，0.075mol?L^-1?min^-1，3.7；
（2）反應開始時向逆反應方向進行，即n（NH₃）大于平衡（1）平衡時NH₃的物質的量，即0.2 mol＜n（NH₃）；達到平衡后各氣體的物質的量與平衡狀態（1）相同，即與平衡（1）等效，由于反應前后計量數不同，則加入的NH₃物質的量全部轉化為N₂和H₂時，與平衡（1）相同，故當N₂和H₂物質的量為零時，加入的n（NH₃）最大，為0.3mol×2=0.6mol，即n（NH₃）的取值范圍為：0.2 mol＜n（NH₃）≤0.6 mol；故答案為：0.2 mol＜n（NH₃）≤0.6 mol；
（3）容器體積變為原來的

1

2

倍，若平衡不移動，則再次達到平衡時N₂的濃度為原平衡的2倍，而現在為1.9倍，則說明化學平衡右移；故答案為：正移；
①t₃時刻正逆反應速率均增大，且逆反應速率大于正反應速率，由于反應△H＜0，正反應放熱，升高溫度向逆反應方向移動，則t₃時刻改變條件為升高溫度；t₅時刻，正逆反應速率均增大相同的倍數，為催化劑的影響；正反應進行到最大程度時，混合物中NH₃的含量最高，由于t₃→t₄，平衡向逆反應方向移動，則時刻t₂→t₃，NH₃的含量最高；
故答案為：升溫、加催化劑、t₂→t₃．

點評：本題考查化學平衡的有關計算，題目難度不大，注意把握有關計算公式的運用和對概念的理解．