Question

11．一定条件下，在一容积为4L的密闭容器中通入0.4molN₂和1.2molH₂，发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0；
（1）当进行到第4分钟时达到平衡，生成NH₃为0.4mol，则从开始到达平衡时NH₃的平均速率v（NH₃）=0.025 mol•L^-1•min^-1．
（2）该条件下，反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{3}）}$，若降低温度，K值将增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）达到平衡后，若其它条件不变，把容器体积缩小一半，平衡将向正反应方向移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）．
（4）在三个相同的容器中各充入1molN₂和3molH₂，在不同条件下分别达到平衡，氨的体积分数随时间变化如图甲．下列说法正确的是c．

a．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p₂＞p₁
b．图Ⅱ可能是不同温度对反应的影响，且T₁＞T₂
c．图Ⅲ可能是同温同压下，催化剂性能，1＞2
（5）常压下，把H₂和用氦气（He）稀释的N₂分别通入一个加热到570℃的电解池装置，H₂和N₂便可在电极上合成氨，装置中所用的电解质（图乙中黑细点）能传导H⁺，则阴极的电极反应式为N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

Answer 1

分析 （1）第4分钟时达到平衡，生成NH₃为0.4mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NH₃）；
（2）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
正反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，平衡常数增大；
（3）体积减小，气体压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动；
（4）a．增大压强反应速率加快，平衡右移；
b．升高温度反应速率加快，平衡逆向移动；
c．使用催化剂，不影响平衡移动，催化剂性能越大，反应速率越快；
（5）阴极发生还原反应，氮气在阴极获得电子，与电解质传导的H⁺结合生成氨气．

解答 解：（1）第4分钟时达到平衡，生成NH₃为0.4mol，达到平衡时氨气浓度增加了$\frac{0.4mol}{4L}$=0.10mol/L，v（NH₃）=$\frac{0.1mol/L}{4min}$=0.025 mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.025 mol•L^-1•min^-1；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{3}）}$，正反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，平衡常数增大，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{3}）}$；增大；
（3）该反应是气体体积减小的反应，把容器的体积缩小一半，增大了反应体系的压强，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，
故答案为：向正反应方向；
（4）a．增大压强反应速率加快，故压强p₂＞p₁，但平衡正向移动，氨气体积分数增大，图象与实际不符，故a错误；
b．升高温度反应速率加快，到达平衡时间缩短，故温度T₂＞T₁，正反应为放热反反应，升高温度平衡逆向移动，氨气体积分数应减小，图象与实际不符，故b错误；
c．催化剂不影响平衡移动，由图象可知1到达平衡时间过短，故催化剂性能1＞2，故c正确，
故选：c；
（5）阴极发生还原反应，氮气在阴极获得电子，与电解质传导的H⁺结合生成氨气，阴极电极反应式为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

点评 本题考查化学平衡的计算与影响因素、化学平衡图象、电解原理等，题目难度中等，（4）中注意利用先拐先平数值大原则与定二议一法分析图象．