Question

10．在一容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N₂和0.6mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0反应中NH₃的物质的量浓度的变化的情况如图：
（1）根据如图，计算从反应开始到4min时，平均反应速率v（H₂）为0.0375mol/（L•min）；N₂转化率为50%．
（2）不能说明该反应已达到平衡状态的是AD
A．V_正（N₂）=V_逆（NH₃）
B．容器内压强保持不变
C．气体的平均摩尔质量不变D．气体的密度保持不变
（3）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH₃的物质的量浓度不可能为AC．
A.0.20mol/L       B.0.12mol/LC.0.10mol/L       D.0.08mol/L
（4）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，在恒压条件下充入He气，平衡向逆反应方向移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”），化学平衡常数不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（5）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡（此时NH₃的浓度约为0.25mol/L）．请在图中画出第5分钟末到此平衡时NH₃浓度的变化曲线．

Answer 1

分析 （1）图象分析计算氨气的反应速率=$\frac{△c}{△t}$，速率之比等于化学方程式计量数之比，根据v（H₂）=$\frac{3}{2}$c（NH₃）进行计算，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（2）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，百分含量不变等角度分析；
（3）根据反应的可逆性特点以及温度改变平衡一定发生移动进行判断；
（4）保持其它条件不变，在恒压条件下充入He气，体积不变时相当于增大了容器内气体压强，为保持恒压容器体积会增大，压强减小平衡想气体体积增大的方向进行，平衡常数只随温度变化；
（5）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，氨气的浓度为原来的一倍，压强增大平衡向正方向移动，氨气的浓度逐渐增大，到8min时达到平衡，浓度约为0.25mol/L，以此解答．

解答 解：（1）根据图象分析平衡时氨气的浓度为0.1mol/L，时间为4min，所以依据速率之比等于系数之比得到：v（H₂）=$\frac{3}{2}$v（NH₃）=$\frac{3}{2}$×$\frac{0.1mol/L}{4min}$=0.0375 mol/（L•min），平衡时生成氨气物质的量=0.1mol/L×2L=0.2mol，消耗氮气物质的量=0.1mol，N₂转化率=$\frac{0.1mol}{0.2mol}$×100%=50%
故答案为：0.0375 mol/（L•min），50%；
（2）A．NH₃的生成速率与N₂的生成速率为1：2时可说明达到平衡状态，故A符合；
B．反应前后的气体的计量数之和不相等，容器中气体的压强不变说明达到平衡状态，能作为判断的依据，故B不符合；
C、反应前后气体质量不变，气体物质的量改变，当气体的平均摩尔质量不变时什么反应达到平衡状态，故C不符合；
D．容器中混合气体的密度保持不变不能作为判断的依据，因为容器的体积不变，气体的质量不变，无论是否达到平衡状态，气体的密度都不变，故D符合；
故答案为：AD；
（3）该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，则NH₃的物质的量浓度不可能为0.2mol/L，温度改变平衡一定发生移动，则NH₃的物质的量浓度不可能为0.1mol/L，
故答案为：AC；
（4）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，在恒压条件下充入He气，体积不变时相当于增大了容器内气体压强，为保持恒压容器体积会增大，压强减小平衡想气体体积增大的方向进行，平衡逆反应方向进行，平衡常数只随温度变化，改变压强、浓度，平衡常数不变；
故答案为：向逆反应方向，不变；
（5）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，氨气的浓度为原来的一倍，压强增大平衡向正方向移动，氨气的浓度逐渐增大，到8min时达到平衡，浓度约为0.25mol/L，，
故答案为：．

点评 本题考查化学平衡移动问题，涉及平衡常数、反应速率、平衡标志以及平衡图象等问题，题目难度中等，注意方法性问题的积累．