Question

16．氨气是工农业生产中不可或缺的物质，研究制取氨气的机理意义非凡．
（1）在常温、常压、光照条件下，N₂在掺有少量Fe₂O₃的TiO₂催化剂表面与水发生下列反应：
N₂（g）+3H₂O（l）?2NH₃（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）△H=a kJ•mol^-1．
为进一步研究生成NH₃的物质的量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如表：

T/K	303	313	323
n（NH3）/（l0-2 mol）	4.8	5.9	6.0

此反应的a＞0，△S＞0．（填“＞”“＜”或“=”）
（2）一定温度和压强下，在2L的恒容密闭容器中合成氨气：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．在反应过程中反应物和生成物的物质的量随时间的变化如图所示．

①0～10min内，以NH₃表不的平均反应速率为0.005mol•L^-1•min^-1．
②在10～20min内，NH₃浓度变化的原因可能是AB．
A．加入催化剂     B．缩小容器体积       C．降低温度       D．增加NH₃的物质的量
③在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因是移走0.1molNH₃，达到第二次平衡时，新平衡的平衡常数K₂=K₁（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）由表中数据可知，升高温度，NH₃生成量增大，说明平衡向正反应方向移动，结合反应方程式中各物质的聚集状态解答；
（2）①反应速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算；
②根据图象知，平衡向正反应方向移动，10min时是连续的，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明为增大压强、使用催化剂；
③25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；平衡常数只受温度的影响，据此判断；

解答 解：（1）由表中数据可知，升高温度，NH₃生成量增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应应为吸热反应，a＞0，由方程式可知反应生成气体的物质的量增多，则△S＞0，
故答案为：＞；＞；
（2）①根据反应速率v（NH₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{（0.1-0）mol}{2L}}{10min}$=0.005mol/（L．min），
故答案为：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，故使用催化剂、缩小体积符合，故选AB，
故答案为：AB；
③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，
故答案为：移走 0.1 molNH₃；=．

点评 本题考查反应自发进行判断、反应速率、化学平衡的计算、平衡移动以及平衡状态的判断，注意对图象的分析，是高考中的常见题型，试题基础性强，题目难度中等．