Question

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．2VH₂（正）=3VNH₃（逆）
B．N₂的消耗速率等于H₂的消耗速率
C． 溶器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
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v（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】分析：（1）依据平衡常数概念写出计算表达式，用平衡生成物浓度的幂次方乘积除以反应物浓度的幂次方乘积；平衡常数随温度变化，与压强和浓度变化无关，平衡常数变化结合反应一定原理分析判断；
（2）直接标志：①速率关系：正反应速率与逆反应速率相等，②反应体系中各物质的百分含量保持不变．
 间接标志：①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变（m+n≠p+q）；②各物质的浓度、物质的量不随时间的改变而改变；③各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变；
（3）依据化学反应速率概念结合图表中的数据计算分析，化学反应的速率影响因素分析判断速率大小；
（4）总反应式为：N₂+3H₂?2NH₃．作为发电装置是原电池原理，负极上失电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应．
解答：解：（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为=；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，故答案为：；＞；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，2VH₂（正）=3VNH₃（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，故A符合；
B、N₂的消耗速率等于H₂的消耗速率，只能说明反应正向进行，不能说明反应达到平衡，故B不符合；
C． 溶器内压强保持不变，反应前后气体体积减小，压强不变，说明平衡不变，故C符合；
D．反应体系中 物质质量守恒，体积相同，密度不变，反应进行过程中，平衡状态混合气体的密度保持不变，故D不符合；
E．气体平均摩尔质量=，反应中质量不变，反应前后气体物质的量减小，容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，证明反应达到平衡，故E符合；
F．混合气体的颜色保持不变，混合气体是无色混合气体，故F不符合；
故答案为：A、C、E；
（3）实验1中以v（NH₃）表示的反应速率===0.05mol/L?min；影响化学反应的因素中 温度变化是影响最大的，镁升高10°C，反应速率增大到原来的2-4倍实验2是900°C进行的反应，实验2的速率比实验1快，故答案为：实验2温度高于实验1；
（4）合成氨的反应为，N₂+3H₂?2NH₃．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 ．
点评：本题考查了平衡常数的计算应用，影响因素的分析判断，平衡标志的判断，反应速率的计算，原电池电极反应的书写方法，题目难度中等．