Question

11．在一定条件下，将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个1.0L密闭容器中，发生反应为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=a kJ/mol，在不同温度下达到平衡时NH₃（g）的平衡浓度如图所示．其中温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为33.3%．
①上述反应中的a＜0．（填“＞”、“＜”或“=”）
②该反应在T₁温度下5.00min达到平衡，此时N₂的转化率为50%．
③在T₁温度下该反应的化学平衡常数K₁=0.593．

Answer 1

分析 ①由图可知，温度越高，平衡时NH₃的浓度越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，而升高温度平衡向吸热反应移动，据此分析；
②将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个1.0L密闭容器中，温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为33.3%，则：
                 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：1         3                0
变化（mol）：n        3n               2n
平衡（mol）：1-n    3-3n             2n
所以$\frac{2n}{4-2n}$=33.3%，解得n=0.5
根据N₂的转化率=$\frac{消耗的氮气物质的量}{氮气起始物质的量}$×100%；
③根据K₁=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）×c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$计算平衡常数；

解答 解：①由图可知，温度越高，平衡时NH₃的浓度越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，而升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，则a＜0，
故答案为：＜；
②将1.00molN₂（g）与3.00molH₂（g）混合于一个10.0L密闭容器中，温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%，则：
 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：1 3 0
变化（mol）：n 3n 2n
平衡（mol）：1-n 3-3n 2n
所以$\frac{2n}{4-2n}$=33.3%，解得n=0.5
根据N₂的转化率=$\frac{消耗的氮气物质的量}{氮气起始物质的量}$×100%=$\frac{0.5mol}{1mol}$×100%=50%，
故答案为：50%；
③T₁温度下该反应的化学平衡常数K₁=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）×c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$=$\frac{1{\;}^{2}}{0.5×1.5{\;}^{3}}$≈0.593，
故答案为：0.593；

点评 本题考查化学平衡的判断、平衡常数计算及应用，难度中等，注意理解三组量法解平衡计算的应用．