题目内容
已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，这是目前普遍使用的人工固氮的方法．请回答下列问题：
（1）450℃时，往一个2L的密闭容器中充入2.6mol H2和1mol N2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：
①此条件下该反应的化学平衡常数K= ；反应达到平衡后，若往平衡体系中加入H2、N2和NH3各2mol，此时该反应的v（N2）正 v（N2）逆（填写“＞”、“=”或“＜”=）．
②若改变某一条件，达新平衡时n（H2）=1.60mol，下列说法正确的是 ．
A．平衡一定正向移动 B．可能是向容器中加入了一定量的H2气体
C．可能是降低了容器的温度 D．可能是缩小了容器的体积
（2）450℃时，在另一密闭容器中进行上述合成氨的反应，各物质的起始浓度和平衡浓度如下表所示：
请回答：
①a的取值范围是： ．
②请用数学表达式表示下列量之间的关系：（I）a与b的关系： ．（Ⅱ）a、b、c的关系： ．
③反应达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率与时间的关系如图所示，其中t2﹑t7时刻所对应的实验条件改变分别是：t2 ；t7 ．
（1）450℃时，往一个2L的密闭容器中充入2.6mol H2和1mol N2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：
| 时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| c（NH3）/mol?L-1 | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
②若改变某一条件，达新平衡时n（H2）=1.60mol，下列说法正确的是
A．平衡一定正向移动 B．可能是向容器中加入了一定量的H2气体
C．可能是降低了容器的温度 D．可能是缩小了容器的体积
（2）450℃时，在另一密闭容器中进行上述合成氨的反应，各物质的起始浓度和平衡浓度如下表所示：
| N2 | H2 | NH3 | |
| 起始浓度（mol/L） | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
| 平衡浓度（mol/L） | a | b | c |
①a的取值范围是：
②请用数学表达式表示下列量之间的关系：（I）a与b的关系：
③反应达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率与时间的关系如图所示，其中t2﹑t7时刻所对应的实验条件改变分别是：t2
考点：化学平衡的计算,化学反应速率与化学平衡图象的综合应用
专题：化学平衡专题
分析：（1）①根据化学平衡三段式计算，确定反应达到平衡各物质的变化量和反应达到化学平衡时各物质的浓度；进而计算速率和平衡常数；根据平衡状态的判断依据判断；只要满足正反应速率等于逆反应速率，即可判断；
②依据氢气增大的因素和平衡移动进行分析判断；
（2）依据极值转化，找到各物质的浓度范围进行分析判断；利用平衡常数计算分析abc的关系；
（3）分析图象和反应特征，结合平衡移动原理分析判断符合改变的条件；
②依据氢气增大的因素和平衡移动进行分析判断；
（2）依据极值转化，找到各物质的浓度范围进行分析判断；利用平衡常数计算分析abc的关系；
（3）分析图象和反应特征，结合平衡移动原理分析判断符合改变的条件；
解答：
解：（1）①根据题意列式计算，从表中分析可知，20min时反应已达平衡，C（NH3）=0.20mol/L
根据反应 N2 +3H2
2NH3
初始浓度（mol/L）：0.5 1.3 0
变化浓度（mol/L）：0.1 0.3 0.2
平衡浓度（mol/L）：0.4 1.0 0.2
K=
=
=0.1（L/mol）2
反应达到平衡后，若往平衡体系中加入H2、N2和NH3各2mol，此时氮气、氢气、氨气的浓度分别为：
0.4+1=1.4mol/L、1.0+1=2mol/L、0.2+1=1.2mol/L；计算浓度商
Q=
=
=0.13（L/mol）2
Q＞K，平衡向逆向进行，v（N2）正＜v（N2）逆
故答案为：0.1；＜；
②若原平衡状态氢气物质的量为2mol，改变某一条件，达新平衡时n（H2）=1.60mol，说明氢气减少，可能是改变条件平衡正向进行，减少氢气的量；
A、平衡不一定正向进行，减少氢气的量可以符合，故A错误；
B、可能是向容器中加入了一定量的H2气体，使氢气量增大，故B错误；
C、该反应是放热反应，降低了容器的温度，平衡向正反应方向进行，氢气的量减少，故C正确；
D、缩小容器的体积，相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向进行，该反应正向是气体体积减少的反应，所以缩小体积，平衡正向进行，氢气的量减少，但体积减小带来的浓度增大比平衡移动带来氢气的减少程度小，最终可以是氢气量减小，故D正确；
故答案为：CD；
（2）依据平衡计算的方法列式讨论
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
起始量（mol/L） 0.2 0.3 0.2
变化量（mol/L）
平衡量（mol/L） a b c
反应正向进行则 0.1 0 0.4
反应逆向进行则 0.3 0.6 0
所以平衡时浓度的取值范围：0.1＜a＜0.3 0＜b＜0.6 0＜c＜0.4
①a的取值范围是0.1＜a＜0.3；
故答案为：0.1＜a＜0.3；
②利用极值转化进行计算
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
起始量（mol/L） 0.2 0.3 0.2
平衡量（mol/L） a b c
极值转化 a+0.5c b+1.5c 0
a+0.5c=0.2
b+1.5c=0.3；
整理得，a与b的关系为 3a=b+0.3；a、b、c的关系，温度变化．平衡常数不变，K=0.1，根据平衡常数计算式代入得到：
=0.1
故答案为：3a=b+0.3；
=0.1；
③N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，反应是气体体积减小的放热反应，t2时刻反应正向进行，逆反应速率小于原平衡速率然后增大，说明改变的条件是增加反应物浓度，同时减小生成物浓度；t7时刻正逆反应速率都减小，且反应向正反应方向进行，说明是降低温度，平衡正向进行；
故答案为：增加反应物浓度，同时减小生成物浓度；降低温度；
根据反应 N2 +3H2
| ||
| △ |
初始浓度（mol/L）：0.5 1.3 0
变化浓度（mol/L）：0.1 0.3 0.2
平衡浓度（mol/L）：0.4 1.0 0.2
K=
| c2(NH3) |
| c(N2)c3(H2) |
| 0．22 |
| 0.4×1．03 |
反应达到平衡后，若往平衡体系中加入H2、N2和NH3各2mol，此时氮气、氢气、氨气的浓度分别为：
0.4+1=1.4mol/L、1.0+1=2mol/L、0.2+1=1.2mol/L；计算浓度商
Q=
| c2(NH3) |
| c(N2)c3(H2) |
| 1．22 |
| 1.4×23 |
Q＞K，平衡向逆向进行，v（N2）正＜v（N2）逆
故答案为：0.1；＜；
②若原平衡状态氢气物质的量为2mol，改变某一条件，达新平衡时n（H2）=1.60mol，说明氢气减少，可能是改变条件平衡正向进行，减少氢气的量；
A、平衡不一定正向进行，减少氢气的量可以符合，故A错误；
B、可能是向容器中加入了一定量的H2气体，使氢气量增大，故B错误；
C、该反应是放热反应，降低了容器的温度，平衡向正反应方向进行，氢气的量减少，故C正确；
D、缩小容器的体积，相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向进行，该反应正向是气体体积减少的反应，所以缩小体积，平衡正向进行，氢气的量减少，但体积减小带来的浓度增大比平衡移动带来氢气的减少程度小，最终可以是氢气量减小，故D正确；
故答案为：CD；
（2）依据平衡计算的方法列式讨论
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
起始量（mol/L） 0.2 0.3 0.2
变化量（mol/L）
平衡量（mol/L） a b c
反应正向进行则 0.1 0 0.4
反应逆向进行则 0.3 0.6 0
所以平衡时浓度的取值范围：0.1＜a＜0.3 0＜b＜0.6 0＜c＜0.4
①a的取值范围是0.1＜a＜0.3；
故答案为：0.1＜a＜0.3；
②利用极值转化进行计算
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
起始量（mol/L） 0.2 0.3 0.2
平衡量（mol/L） a b c
极值转化 a+0.5c b+1.5c 0
a+0.5c=0.2
b+1.5c=0.3；
整理得，a与b的关系为 3a=b+0.3；a、b、c的关系，温度变化．平衡常数不变，K=0.1，根据平衡常数计算式代入得到：
| c2 |
| a×b3 |
故答案为：3a=b+0.3；
| c2 |
| a×b3 |
③N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，反应是气体体积减小的放热反应，t2时刻反应正向进行，逆反应速率小于原平衡速率然后增大，说明改变的条件是增加反应物浓度，同时减小生成物浓度；t7时刻正逆反应速率都减小，且反应向正反应方向进行，说明是降低温度，平衡正向进行；
故答案为：增加反应物浓度，同时减小生成物浓度；降低温度；
点评：本题考查了化学平衡的计算，速率、平衡常数的计算，平衡状态的判断依据和方法，影响平衡的因素分析，盖斯定律的应用，关键是极值法在化学平衡中的应用，题目综合性强，较难．
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