Question

【题目】在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表，完成下列问题。

t/℃	25	125	225	…
K	4.1×105	K1	K2	…

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=________；K1______K2（填“＞”“＜”或“＝”）；若增大压强使平衡向正反应方向移动，则平衡常数_________（填“变”或“不变”）。

（2）判断该反应达到化学平衡状态的依据是____________（填序号）：

A．2υH2（正）= 3υNH3（逆） B．混合气体的密度保持不变

C．容器内压强保持不变 D．N2的消耗速率等于H2的消耗速率

E．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化 F．混合气体的颜色保持不变

（3）将不同量的N2和H2分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行上述反应得到如下两组数据：

实验组	温度（℃）	起始量（mol）		平衡量（mol）	达到平衡所需时间（min）
		N2	H2	NH3
1	650	2	4	0.9	9
2	900	1	2	0.3	0.01

实验1中以υ(NH3)表示的反应速率为______，实验2的速率比实验1快的原因是____________；

（4）有人设计采用高性能质子导电材料SCY陶瓷（能传递H+），实现了常压下既能合成氨又能发电的实验装置（如图）。则其正极的电极反应为_____________。

Answer 1

【答案】 ＞ 不变 A、C、E 0.05mol/(Lmin) 实验2温度高于实验1 N2+6e-+6H+=2NH3

【解析】

（1）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＜0，平衡常数计算表达式K= ；反应是放热反应，依据图表数据分析，温度升高，平衡逆向进行，平衡常数减小，压强增大平衡正向进行但平衡常数不变；

（2）平衡标志最根本的依据是正反应速率等于逆反应速率，反应混合物中各组分的含量保持不变；

A、速率之比等于系数之比，2υH2（正）=3υNH3（逆），说明氨气的正反应速率等于氨气的逆反应速率，反应达到平衡，选项A符合；

B、反应体系中物质的质量始终不变，体积不变，密度始终不变，混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，选项B不符合；

C．该反应反应前后气体分子物质的量减小，反应进行过程中容器内压强减小，容器内压强保持不变说明反应达到平衡状态，选项C符合；

D．N2的消耗速率等于H2的消耗速率，说明反应没有达到平衡状态，选项D不符合；

E．气体平均摩尔质量= 混合气体总质量÷总物质的量 ，反应体系中物质的质量始终不变，该反应反应前后气体分子物质的量减小，反应进行过程中气体的平均相对分子质量增大，容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化能说明反应达到平衡状态，选项E符合；

F．混合气体是无色混合气体，混合气体的颜色保持不变不能说明反应达到平衡状态，选项F不符合；

故答案为：A、C、E；

（3）实验1中以υ（NH3）表示的反应速率= = =0.05mol/(Lmin)；根据表中数据，实验2中反应物浓度比实验1小，实验2的温度比实验1高，实验2的速率比实验1快的原因是：实验2的温度比实验1高，故答案为：实验2温度高于实验1；

（4）合成氨的反应为，N2+3H22NH3。原电池中负极是物质失电子发生氧化反应，正极是物质得到电子发生还原反应，所以正极上发生反应的物质是N2，得到电子与氢离子结合生成氨气；电极反应式为：N2+6e-+6H+=2NH3，故答案为：N2+6e-+6H+=2NH3 。