Question

9．在一容积为2L的密闭容器中，加入0.2mol的N₂和0.6mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0（反应放热），反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：
（1）根据如图，写出该反应达到平衡时H₂的转化率50%．
（2）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH₃的物质的量浓度不可能为 ac．（填序号）．
a.0.20mol•L^-1 b.0.12mol•L^-1
c.0.10mol•L^-1     d.0.08mol•L^-1
（3）判断该反应达到平衡状态的标志是bc（填字母）；
a．N₂和NH₃浓度相等
b．NH₃百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变
d．2V（NH₃）_正=3V（H₂）_逆
e．容器中混合气体的密度保持不变
（4）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡（此时NH₃的浓度约为0.25mol•L^-1），请在图中画出第5分钟末到此平衡时NH₃浓度的变化曲线．

Answer 1

分析 （1）由图可知，4min达平衡，平衡时△c（NH₃）=0.1mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，根据由方程式可知△c（H₂）=$\frac{3}{2}$△c（NH₃），再根据n=cV计算参加反应的氢气的物质的量，进而计算氢气的转化率；
（2）改变反应温度，平衡一定发生移动，氨气的浓度一定变化．若平衡逆向移动，氨气浓度减小，但氨气不能完全转化，若平衡正向移动，氨气浓度增大，但氮气不能完全转化为氨气；
（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
（4）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，瞬间氨气的浓度变为原平衡的2倍，压强增大，平衡正向移动，氨气的浓度增大，在第8分钟末达到新的平衡时NH₃的浓度约为0.25mol•L^-1．．

解答 解：（1）由图可知，4min达平衡，平衡时△c（NH₃）=0.1mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，根据由方程式可知△c（H₂）=$\frac{3}{2}$△c（NH₃）=$\frac{3}{2}$×0.1mol/L=0.15mol/L，故参加反应的氢气的物质的量为0.15mol/L×2L=0.3mol，所以氢气的转化率为$\frac{0.3mol}{0.6mol}$×100%=50%，
故答案为：50%．
（2）温度改变平衡一定发生移动，则NH₃的物质的量浓度不可能为0.1mol/L，若平衡逆向移动，氨气浓度减小，氨气不能完全转化，故0＜c（NH₃）＜0.1mol/L，若平衡正向移动，氨气浓度增大，由于是可逆反应，氮气不能完全转化应，则0.1mol/L＜c（NH₃）＜0.2mol/L，
故选：ac；
（3）a．N₂和NH₃浓度关系与氮气的转化率有关，平衡时不一定相等，故a错误；
b．NH₃百分含量保持不变，说明反应到达平衡，故b正确；
c．随反应进行，混合气体物质的量减小，恒温恒容下气体压强减小，容器中气体的压强不变，说明反应到达平衡，故c正确；
d．应是3v（NH₃）_正=2v（H₂）_逆时，反应到达平衡，故d错误；
e．混合气体总质量不变，容器容积不变，容器中混合气体的密度始终保持不变，故e错误，
故选：bc；
（4）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，瞬间氨气浓度为0.40mol/L，压强增大，平衡正向移动，氨气的浓度增大，在第8分钟末达到新的平衡时NH₃的浓度约为0.50mol•L^-1，第5分钟末到平衡时NH₃浓度的变化曲线图象为：．

点评 本题考查化学平衡的计算与影响因素、化学平衡图象、平衡平衡状态判断、化学平衡的建立等，题目难度中等，（4）中作图注意缩小体积瞬间，氨气浓度变为原来的2倍．