Question

4．将1mol N₂（g）和3mol H₂（g）通入一个10L的恒容密闭容器中发生反应，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25%，反应中放出a kJ热量．
（1）当温度由T₁变化到T₂时，平衡常数关系K₁＞K₂（填“＞”，“＜”或“=”）．
（2）温度为T₁时，该反应5min达到平衡，这段时间内用N₂表示的化学反应速率v（N₂）=0.08mol/（L•min）．
（3）温度为T₁时，该反应的化学平衡常数K₁=18.3（小数点后保留一位小数），写出N₂和H₂反应生成NH₃的热化学方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2.5a kJ/mol．
（4）下列措施中能使N₂的转化率增大的有BEF．
A．在原容器中再充入l mol N₂         B．在原容器中再充入1mol H₂
C．在原容器中充入l mol He           D．使用更有效的催化剂
E．降低温度                         F．将NH₃从体系中分离出去．

Answer 1

分析 （1）正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
（2）将1mol N₂（g）和3mol H₂（g）通入一个10L的恒容密闭容器中发生反应，温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25%，则：
           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1     3          0
变化量（mol）：x     3x         2x
平衡量（mol）：1-x   3-3x       2x
所以$\frac{2x}{4-2x}$=25%，解得x=0.4，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂）；
（3）化学平衡常数K₁=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；计算1mol氮气反应放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（4）使N₂的转化率增大，应改变条件使平衡正向移动，但不能只增大氮气浓度，否则氮气转化率为降低．

解答 解：（1）正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故平衡常数关系K₁＞K₂，故答案为：＞；
（2）将1mol N₂（g）和3mol H₂（g）通入一个10L的恒容密闭容器中发生反应，温度为T₁时平衡混合气体中氨气的体积分数为25%，则：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1       3         0
变化量（mol）：x       3x        2x
平衡量（mol）：1-x     3-3x      2x
所以$\frac{2x}{4-2x}$=25%，解得x=0.4，则v（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{10L}}{5min}$=0.008mol/（L．min），
故答案为：0.008mol/（L．min）；
（3）温度为T₁时，该反应的化学平衡常数K₁=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.0{8}^{2}}{0.06×0.1{8}^{3}}$=18.3；
1mol氮气反应放出的热量为akJ×$\frac{1mol}{0.4mol}$=2.5akJ，反应热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2.5a kJ/mol，
故答案为：18.3；N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2.5a kJ/mol；
（4）使N₂的转化率增大，应改变条件使平衡正向移动，但不能只增大氮气浓度，否则氮气转化率为降低．
A．在原容器中再充入l mol N₂，平衡正向移动，但氮气的转化率减低，故A错误；
B．在原容器中再充入1mol H₂，平衡正向移动，但氮气的转化率增大，故B正确；
C．在原容器中充入l mol He，恒温恒容下，各组分浓度不变，平衡不移动，氮气转化率不变，故C错误；
D．使用更有效的催化剂，不影响平衡移动，氮气转化率不变，故D错误；
E．正反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，氮气转化率增大，故E正确；
F．将NH₃从体系中分离出去，平衡正向移动，氮气转化率增大，故F正确，
故选：BEF．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率计算、平衡常数等，注意对平衡移动原理的理解掌握．