Question

(14 分)在T₁℃时，向容积为2 L 的密闭容器甲中加人1mol N₁、3mol H₂及少量固体催  化剂，发生反应N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)；△H＜0，10min时各物质的浓度不再变化，测得NH₃ 的体积分数为25% 。
(1) 该反应在0 ~l0min 时间内H₂的平均反应速率为______，N₂的转化率为______。
   (2)在T₁℃时，若起始时在容器甲中加入0.5mol N₂、1.5mol H₂、0.5mol NH₃ ，则达到平衡时NH₃的体积分数______ (填选项字母) 。
a.大于25%    b.等于25%    c.小于25% 
(3)右图是在T₁℃时密闭容器甲中H₂的体积分数随时间t的变化曲线，请在该图中补画出该反应在T₂℃（T₁＞T₂）时H₂的体积分数随时间t的变化曲线。
(4)若保持T₁℃，在体积也为2 L 的密闭容器乙中通入一定量的N₂、H₂、NH₃，欲使平衡时容器乙中各物质的物质的量与容器甲中完全相同，且起始时反应向正反应方向进行，则通入H₂的物质的量x的取值范围是____________。

Answer 1

⑴0.06mol·L^－1·min^－1   (2分)    40％  (3分)   ⑵ c   (3分)
⑶    (3分)    ⑷ 1.8mol< x <3mol  (3分)

（1）设达平衡时，体系内生成2x mol NH₃，则有：，解得x＝0.4mol，△c(H₂)＝0.6mol·L^-1，△t＝10min，故v(H₂)＝0.06mol·L^-1 ·min^－1。N₂的转化率＝＝40％。
（2）加入0.5mol N₂、1.5mol H₂、0.5mol NH₃相当于加入0.75mol N₂、2.25mol H₂，与原平衡相比，N₂、H₂浓度都小于原平衡，所以降低浓度导致反应物的转化率降低，达平衡时体系内NH₃的体积分数小于25％。
（3）因T₂>T₁，所以在T₂温度下反应速率更快，达平衡时间更短，但达平衡时H₂的体积分数比T₁时高，据此可画出对应变化曲线。
（4）甲容器中达平衡时n(H₂)＝1.8mol，所以x至少应大于1.8mol，要使大平衡时N₂、H₂、NH₃浓度与甲平衡相同，则x<3mol，故有：1.8mol<x<3mol。