Question

7．工業上合成合成氨的熱化學方程式如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
（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）工業上采取以下措施能用勒夏特列原理解釋的是BD
A．加入催化劑             
B．增大反應容器的壓強（50MPa）
C．升高反應的溫度（500℃）   
D．設法分離產生的氨氣
（3）一定溫度下，在密閉容器中進行以上反應．容器中0-4minN₂、H₂和NH₃三種氣體的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示．
①若容器為體積為2L的恒容容器，則反應開始2分鐘 NH₃的平均反應速率為0.05mol/（L•min）．
②若容器為體積可變的恒壓容器，在4min時往容器中再加入N₂和H₂各1mol，平衡向向右移動（填“向右”、“向左”或“不”），平衡常數不變（填“增大”、“減小”或“不變”）；
（4）反應一段時間后，在t min時再次達到平衡，在答卷的圖中畫出H₂在4min-t min時間內物質的量的變化曲線（標出必要數據）．

Answer 1

分析 （1）根據平衡常數的概念寫出該反應的化學平衡常數表達式；
（2）有化學平衡移動的可以用勒夏特列原理解釋，
A．加入催化劑平衡不移動，不能用勒夏特列原理解釋；
B．合成氨的反應正向為氣體體積減小的反應，增大反應容器的壓強（50MPa），平衡正向移動；
C．合成氨的反應為放熱反應，升高反應的溫度（500⁰C） 平衡逆向移動，反應物的轉化率減小，不能用勒夏特列原理解釋；
D．設法分離產生的氨氣平衡正向移動，能用勒夏特列原理解釋；
（3）①根據公式v=$\frac{△c}{△t}$計算；
②若容器為體積可變的恒壓容器，在4min時往容器中再加入N₂和H₂各1mol，反應物的濃度增大，生成物的濃度減小，平衡向右移動，溫度未發生變化，平衡常數不變；根據等效平衡知識，反應一段時間后，在t min時再次達到平衡時H₂的物質的量為原平衡的2倍．

解答 解：（1）反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數表達式為：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）A．加入催化劑平衡不移動，不能用勒夏特列原理解釋，故A錯誤；
B．合成氨的反應正向為氣體體積減小的反應，增大反應容器的壓強（50MPa），平衡正向移動，能用勒夏特列原理解釋，故B正確；
C．合成氨的反應為放熱反應，升高反應的溫度（500⁰C） 平衡逆向移動，反應物的轉化率減小，不能用勒夏特列原理解釋，故C錯誤；
D．設法分離產生的氨氣，生成物濃度減小，平衡正向移動，能用勒夏特列原理解釋，故D正確；
故答案為：BD；
（3）①根據公式v=△n/V△t計算；根據圖象可知，反應開始2分鐘 NH₃的物質的量變化為0.2mol，容器的體積為2L，則反應速率v=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/（L•min），
故答案為：0.05mol/（L•min）；
②若容器為體積可變的恒壓容器，在4min時往容器中再加入N₂和H₂各1mol，反應物的濃度增大，生成物的濃度減小，平衡向右移動，溫度未發生變化，平衡常數不變，
故答案為：向右；不變；
（4）根據等效平衡知識，反應一段時間后，在t min時再次達到平衡時H₂的物質的量為原平衡的2倍．H₂在4min-t min時間內物質的量的變化曲線為：，
故答案為：．

點評 本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，涉及化學反應速率和化學平衡的計算及圖象，旨在考查學生對基礎知識的理解掌握，明確化學平衡及其影響為解答關鍵，試題培養了學生的分析能力及靈活應用能力．