Question

20．在一定条件下，将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个10.0L密闭容器中，在不同温度下达到平衡时NH₃（g）的平衡浓度如图所示．其中温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%．
（1）当温度由T₁变化到T₂时，平衡常数关系K₁＞K₂（填“＞”，“＜”或“=”），焓变△H＜0．（填“＞”或“＜”）
（2）该反应在T₁温度下5.0min达到平衡，这段时间内N₂的化学反应速率为0.008mol/（L．min）．N₂的转化率40%
（3）T₁温度下该反应的化学平衡常数K₁=18.3．
（4）T₁温度时，若测得高炉中c（N₂）=0.5mol/L，c（H₂）=0.5mol/L，c（NH₃）=0.5mol/L在这种情况下，该反应是否处于平衡状态否（填是或否），此时反应速率是v正＞v逆（填＞，＜，=）．

Answer 1

分析 （1）由图可知，温度越高，平衡时NH₃的浓度越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，平衡常数减小；
（2）将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个10.0L密闭容器中，温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%，则：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：1      3        0
变化（mol）：n      3n       2n
平衡（mol）：1-n    3-3n     2n
所以$\frac{2n}{4-2n}$=25%，解得n=0.4
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂），N₂的转化率=$\frac{消耗的氮气物质的量}{氮气起始物质的量}$×100%；
（3）根据K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数；
（4）计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断v_正、v_逆相对大小．

解答 解：（1）由图可知，温度越高，平衡时NH₃的浓度越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，平衡常数减小，故平衡常数关系K₁＞K₂，而升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，则△H＜0，
故答案为：＞；＜；
（2）将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个10.0L密闭容器中，温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%，则：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：1     3         0
变化（mol）：n     3n        2n
平衡（mol）：1-n   3-3n      2n
所以$\frac{2n}{4-2n}$=25%，解得n=0.4
故v（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{5min}$=0.008mol/（L．min），N₂的转化率=$\frac{0.4mol}{1mol}$×100%=40%，
故答案为：0.008mol/（L．min）；40%；
（3）T₁温度下该反应的化学平衡常数K₁=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.8}{10}）^{2}}{\frac{0.6}{10}×（\frac{1.8}{10}）^{3}}$≈18.3，
故答案为：18.3；
（4）此时浓度商Qc=$\frac{0．{5}^{2}}{0.5×0．{5}^{3}}$=4＜K=18.3，未处于平衡状态，反应向正反应进行，则v_正＞v_逆，
故答案为：否；＞．

点评 本题考查化学平衡计算、反应速率计算、平衡常数计算及应用，难度中等，注意理解掌握平衡常数的应用．