Question

在一定条件下，合成塔中氮气和氢气的起始浓度分别为a mol?L^-1和b mol?L^-1，反应为：N₂+3H₂?2NH₃，氨气的浓度随时间变化如图所示．
（1）反应到5min时，氢气反应速率    ．A的平衡常数为    （用含a，b的表达式表示）
（2）在10min时采取的措施是    ；
（3）-50°C时，液氨存在如下电离：2NH₃?NH₄⁺+NH^-₂，K=2×10^-12，往液氨中加入NH₄Cl固体，K    2×10^-12（填“＜”、“＞”或“=”）
（4）已知2A₂（g）+B₂（g）═2C₃（g）；△H=-a kJ/mol（a＞0），在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2mol A₂和1mol B₂，在500℃时充分反应达平衡后C₃的浓度为w mol/L，放出热量b kJ．若在原来的容器中，只加入2mol C₃，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量c kJ，a、b、c之间满足何种关系    （用代数式表示）

Answer 1

【答案】分析：（1）由图可知，反应到5min时达平衡状态，氨气的浓度为4mol/L，根据v=计算v（NH₃），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
根据三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数k=计算；
（2）由图可知，10min瞬间改变条件，NH₃的浓度为原平衡的一半，随后氨气的浓度增大，改变条件平衡向生成氨气的方向移动，应该是移走氨气的物质的量，降低氨气的浓度；
（3）电离平衡常数只受温度影响，温度不变，电离平衡常数不变，离子浓度无关；
（4）反应前后气体的体积发生变化，恒温恒容下，加入2mol C₃，按化学计量数转化到左边，可得到2molA₂（g）、1molB₂（g），与开始加入2mol A₂和1mol B₂为等效平衡，平衡时对应组分的物质的量相等，令平衡时容器内C₃的物质的量为xmol，根据方程式计算两种状态到达平衡时参加反应的A₂、C₃物质的量，在根据热化学方程式计算热量，据此计算解答．
解答：解：（1）由图可知，反应到5min时达平衡状态，氨气的浓度为4mol/L，故v（NH₃）==0.8mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，
故v（H₂）=v（NH₃）=×0.8mol/（L?min）=1.2mol/（L?min），
               N₂+3H₂?2NH₃，
开始（mol/L）：a   b    0
变化（mol/L）：2   6    4
平衡（mol/L）：a-2  b-6  4
故平衡常数k===
故答案为：1.2mol/（L?min）；；
（2）由图可知，10min瞬间改变条件，NH₃的浓度为原平衡的一半，随后氨气的浓度增大，改变条件平衡向生成氨气的方向移动，应该是移走氨气的物质的量，降低氨气的浓度，
故答案为：移走生成的氨气，降低氨气的浓度；
（3）电离平衡常数只受温度影响，温度不变，电离平衡常数不变，离子浓度无关，故答案为：=；
（4）反应前后气体的体积发生变化，恒温恒容下，加入2mol C₃，按化学计量数转化到左边，可得到2molA₂（g）、1molB₂（g），与开始加入2mol A₂和1mol B₂为等效平衡，平衡时对应组分的物质的量相等，令平衡时容器内C₃的物质的量为xmol，则：
对于开始加入2mol A₂和1mol B₂，根据2A₂（g）+B₂（g）═2C₃（g）可知，参加反应的A₂的物质的量为xmol，故放出的热量为akJ×=0.5axkJ，即b=0.5ax，
对于只加入2mol C₃，由反应2C₃（g）?2A₂（g）+B₂（g），参加反应的C₃的物质的量为（2-x）mol，故该反应吸收的热量为akJ×=（1-0.5x）akJ，即c=（1-0.5x）a，
故b+c=a，
故答案为：b+c=a．
点评：本题考查化学反应速率计算、平衡常数有关计算与影响因素、化学平衡图象与影响因素、等效平衡、反应热的有关计算等，题目综合性较大，难度中等，注意（4）中对于同一可逆反应，在相同温度下，正逆反应的反应热数值相等，符号相反．