Question

11．在一容積為2L的密閉容器中，加入0.2mol的N₂和0.6mol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所示，請回答下列問題：                       
（1）根據圖象，計算從反應開始到平衡時，用NH₃表示的平均反應速率v（NH₃）=0.025mol•L^-1•min^-1．  
（2）該反應達到平衡時N₂的轉化率為50%．  
（3）反應達到平衡后，第5min末，若保持其他條件不變，僅改變反應溫度，則NH₃的物質的量濃度不可能為a（填序號）．   
a．0.20mol•L^-1   b．0.12mol•L^-1   c．0.10mol•L^-1  d．0.08mol•L^-1   
（4）判斷該反應達到平衡狀態的標志是bcd（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．NH₃和H₂的生成速率之比為2：3      e．容器中混合氣體的密度保持不變
（5）反應達到平衡后，第5min末，若保持其他條件不變，只把容器的體積縮小一半，平衡向正反應方向移動（填“向逆反應方向”、“向正反應方向”或“不”）． 
（6）在第5min末將容器的體積縮小一半后，若在8min末達到新的平衡（此時NH₃的濃度約為0.25mol•L^-1），請在圖中畫出第5min末到9min時NH₃濃度的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，達到平衡時氨氣增加0.10mol/L，依據反應速率概念計算反應速率；
（2）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，生成氨氣0.2mol時參加反應的氮氣為0.1mol，以此計算轉化率；
（3））△H＜0，該反應為放熱反應，升高溫度逆向移動，其濃度減小，降低溫度，正向移動，濃度增大，但反應物不能完全反應；
（4）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；
（5）容器的體積縮小一半，壓強增大，平衡向氣體體積減小的方向移動；
（6）第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，瞬間氨氣的濃度變為原平衡的2倍，壓強增大，平衡正向移動，氨氣的濃度增大，在第8分鐘末達到新的平衡時NH₃的濃度約為0.25mol•L^-1．

解答 解：（1）由圖可知，達到平衡時氨氣增加0.10mol/L，其反應速率為$\frac{0.1mol/L}{4min}$=0.025 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.025 mol•L^-1•min^-1；
 （2）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，生成氨氣0.2mol時參加反應的氮氣為0.1mol，所以氮氣的轉化率為=$\frac{0.1mol}{0.2mol}$×100%=50%，
故答案為：50%；
（3））△H＜0，該反應為放熱反應，升高溫度逆向移動，其濃度減小，降低溫度，正向移動，濃度增大，但反應物不能完全反應，
所以0＜c（NH₃）＜0.2mol/L，即NH₃的物質的量濃度不可能為0.2mol/L；
故答案為：a；
（4）a．N₂和NH₃濃度關系與氮氣的轉化率有關，平衡時不一定相等，故a錯誤；
b．NH₃百分含量保持不變，說明反應到達平衡，故b正確；
c．隨反應進行，混合氣體物質的量減小，恒溫恒容下氣體壓強減小，容器中氣體的壓強不變，說明反應到達平衡，故c正確；
d．NH₃和H₂的生成速率之比為2：3，可說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，故d正確；
e．混合氣體總質量不變，容器容積不變，容器中混合氣體的密度始終保持不變，故e錯誤，
故選：bcd；
（5）反應達到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半壓強增大，平衡向氣體體積間隙性的方向進行，平衡正向進行，
故答案為：向正反應方向；
（6）第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，瞬間氨氣濃度為0.40mol/L，壓強增大，平衡正向移動，氨氣的濃度增大，在第8分鐘末達到新的平衡時NH₃的濃度約為0.50mol•L^-1，第5分鐘末到平衡時NH₃濃度的變化曲線圖象為：，
故答案為：．

點評 本題考查化學平衡的計算與影響因素、化學平衡圖象、平衡平衡狀態判斷、化學平衡的建立等，為高考常見題型，側重于學生的分析、計算能力的考查，題目難度中等，（6）中作圖注意縮小體積瞬間，氨氣濃度變為原來的2倍．