Question

18．研究氮機器化合物對化工生產有重要意義．
工業合成氨的原理為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．如圖表示在2L的恒容密閉容器中反應時N₂的物質的量隨時間的變化．
（1）圖中0～10min內，用H₂表示該反應的平均反應速率為0.045•L^-1•min^-1，從11min其其他條件不變，壓縮容器的體積至1L，則n（N₂）的變化曲線為d（填字母）；
（2）下表為不同溫度下（其他條件相同）該反應的平衡常數，由此可推知，三種溫度下，反應從開始至達到平衡時所需時間最長的是T₁（填“T₁”“T₂”或“T₃”）

T/℃	T1	T2	T3
K	10	2.5	1.8

（3）假設在溫度為T₁℃時，向該密閉容器中同時加入H₂，N₂，NH₃，使c（H₂）=0.1mol•L^-1，c（N₂）=x mol•L^-1，c（NH₃）=0.1mol•L^-1，若要使平衡建立過程中NH₃的濃度逐漸減小，則x的取值范圍是0≤x＜1．

Answer 1

分析 （1）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（N₂），再利用反應速率之比等于其化學計量數之比計算v（H₂）；
11min壓縮體積，瞬間各組分的物質的量不變，而壓強增大，平衡向正反應移動，平衡時氮氣的物質的量小于原平衡；
（2）正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，據此判斷溫度高低，溫度越低，反應速率越慢，到達平衡時間越長；
（3）根據平衡常數計算平衡時氮氣的濃度，若要使平衡建立過程中NH₃的濃度逐漸減小，即平衡向逆反應分析進行，則氮氣的濃度應小于平衡濃度．

解答 解：（1）由圖2可知，0～10min內氮氣的物質的量變化量為0.6mol-0.3mol=0.3mol，v（N₂）=$\frac{\frac{0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/（L•min），由于反應速率之比等于化學計量數之比，故v（H₂）=3v（N₂）=3×0.015mol/（L•min）=0.045mol/（L•min）；
11min壓縮體積，瞬間各組分的物質的量不變，壓強增大，平衡向正反應移動，平衡時氮氣的物質的量小于原平衡，故n（N₂）的變化曲線為d，
故答案為：0.045；d；
（2）正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，故溫度T₁＜T₂＜T₃，溫度越低，反應速率越慢，到達平衡時間越長，即溫度T₁達到平衡時間最長，
故答案為：T₁；
（3）若處于平衡時，由平衡常數可知：$\frac{0．{1}^{2}}{x×0．{1}^{3}}$=10，解得x=1，若要使平衡建立過程中NH₃的濃度逐漸減小，即平衡向逆反應分析進行，則氮氣的濃度應小于1mol/L，即0≤x＜1，
故答案為：0≤x＜1．

點評 本題考查物質的量隨時間變化曲線、化學反應速率計算、外界條件對平衡移動影響、平衡常數影響因素及應用，題目難度中等，注重對常考知識點的考查，能較好的體現學生分析解答問題的能力．