Question

【题目】氨是重要的氮肥，合成原理为：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol．回答下列问题：
（1）写出平衡常数K的表达式 ， 如果降低温度，该反应K值E，化学反应速率 ， N2的转化率（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）在500℃、20MPa时，将N2、H2置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的量变化如图所示，回答下列问题：

①10min内以NH3表示的平均反应速率： ．
②在10～20min内：NH3浓度变化的原因可能是
A．加了催化剂 B．缩小容器体积
C．降低温度 D．增加NH3物质的量
③第1次平衡的时间为： ， 第2次平衡的时间为： ， 第1次平衡：平衡常数K1= （带数据的表达式），第2次平衡时NH3的体积分数；
④在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因： ，
达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K2K1 ， （填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

【答案】
（1）K= ,减小,增大
（2）0.005mol/（L．min）,A,20﹣25min,35﹣40min,,45.5%,移走0.1molNH3,等于
【解析】解：（1）化学平衡常数是平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，所以N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），该反应的平衡常数表达式K= ；化学反应随温度的升高反应速率加快，随温度的降低，反应速率减慢，所以降低温度虎穴反应速率减慢；化学平衡的反应，降低温度向吸热的方向移动，该反应正反应为放热反应，降低温度，化学平衡向正反应方向移动，所以氮气的转化率增大，

所以答案是： ；减少；增大；
（2）①根据反应速率v（NH3）= = =0.005mol/（L·min）；②由图象可知各组分物质的量变化增加，且10min时变化是连续的，20min达平衡时，△n（N2）=0.025mol×4=0.1mol，△n（H2）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH3）=0.025mol×8=0.2mol，物质的量变化之比等于化学计量数之比，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明10min可能改变的条件是使用催化剂，缩小体积相当于增大压强，应该反应物的速率增加倍数大，降低温度，应该反应速率减小，增加NH3物质的量，逆反应速率增加的倍数大，故只有使用催化剂符合；③由图象可以看出，当反应进行到时20﹣25min，各物质的量不变，说明反应达到平衡状态，化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，由图象可知，20min达平衡时，n（N2）=0.025mol×10=0.25mol，n（H2）=0.025mol×6=0.15mol，n（NH3）=0.025mol×12=0.3mol，所以所以其平衡常数K= C 2 ( N H 3 ) C ( N 2 ) C 3 ( H 2 ) = ( 0.3 m o l 2 L ) 2 ( 0.25 m o l 2 L ) × ( 0.15 m o l 2 L ) 3 =426.7；第2次平衡时NH3的体积分数= 2.5 m o l 2.5 m o l + 2.25 m o l + 0.75 m o l ×100%=45.5%，④第25分钟，NH3的物质的量突然减少，而H2、N2的物质的量不变，说明应是分离出NH3；由图象可以看出，当反应进行到时35﹣40min，各物质的量不变，说明反应达到第二次平衡状态，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，所以抽去0.1mol氨，此时平衡常数K将不变；

所以答案是：0.005mol/（L·min）；A；20﹣25min，35﹣40min； ；45.5%；分离出0.1molNH3；等于。
【考点精析】本题主要考查了反应速率的定量表示方法和化学平衡常数的含义的相关知识点，需要掌握反应速率的单位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t；指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度不变的状态才能正确解答此题．