Question

6．500℃时，将H₂和N₂置于一容积为2L的密闭容器中发生反应．反应过程中H₂、N₂和NH₃物质的量变化如图所示，分析图象完成下列问题：
①0～10分钟，N₂的平均反应速率为0.0025mol•L^-1•min^-1
②反应在进行到10分种时，引起曲线陡变的原因是加入催化剂（填改变的条件）
③计算500℃时，反应N₂+3H₂$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH₃的平衡常数K的数值为426.7；保持温度不变，反应进行至25min时，抽去0.1mol氨，此时平衡常数K将不变（填“增大”“减小”或“不变”）
④在图中画出25～40min时间段内N₂的物质的量的变化图象．

Answer 1

分析 ①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算0-10分钟内v（N₂）；
②由图象可知各组分物质的量变化增快，且10min时是连续的，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明为使用催化剂；
③平衡常数k=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，根据图求出平衡时各组分的物质的量浓度，代入计算；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；
④抽去0.1mol氨，平衡向正反应进行，根据平衡时氢气的物质的量变化量△n（H₂）计算出达新平衡时氮气的物质的量变化量△n（N₂），进而计算氮气的物质的量，由此作图．

解答 解：①10分钟内以N₂表示的平均反应速率v（N₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.4mol-0.35mol}{2L}}{10min}$=0.0025mol•L^-1•min^-1；
故答案为：0.0025；
②△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，而不是升高温度．
故答案为：加入催化剂；
③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，所以平衡常数k=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.3mol}{2L}）^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×（\frac{0.15mol}{2L}）^{3}}$=426.7；
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将不变数值为426.7；
故答案为：426.7；不变；
④由图可知，35min达平衡后△n（H₂）=0.025mol×3=0.075mol，物质的量之比等于化学计量数之比，所以△n（N₂）=$\frac{1}{3}$n（H₂）=$\frac{1}{3}$×0.075mol=0.025mol，故图象为

故答案为：

点评 本题考查反应速率、平衡常数、平衡移动及读图、作图能力，题目难度中等．易错点为作图要注意平衡时氮气的物质的量，不能仅比原平衡少．