Question

6．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-94.4kJ•mol^-1．恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图．
①在1L容器中发生反应，前20min内，v（NH₃）=0.050mol（L•min）^-1，放出的热量为47.2kJ；
②25min时采取的措施是将NH₃从反应体系中分离出去；
③时段Ⅲ条件下，反应的平衡常数表达式为K=$\frac{（0.50mol/L）{\;}^{2}}{（0.75mol/L）{\;}^{3}×0.25mol/L}$（用具体数据表示）．

Answer 1

分析 ①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算出前20min内氨气的平均反应速率v（NH₃），根据达到平衡时生成氨气的物质的量及热化学方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-94.4kJ•mol^-1计算出放出的热量；
②根据25min时氨气的物质的量变为0，而氮气和氢气的物质的量不变进行解答，改变的条件是分离出氨气；
③根据时段Ⅲ条件下达到平衡时各组分的浓度及平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积进行解答．

解答 解：①根据图象可知，20min时氨气的物质的量浓度为1.00mol/L，所以氨气的平均反应速率为：v（NH₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.00mol/L}{20min}$=0.050mol（L•min）^-1；达到平衡时生成的氨气的物质的量为：1.00 mol/L×1L=1.00mol，
根据N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-94.4kJ•mol^-1可知生成1.00mol氨气放出的热量为$\frac{1}{2}$×94.4kJ•mol^-1=47.2kJ，
故答案为：0.050mol（L•min）^-1； 47.2kJ；
②25min时氨气的物质的量迅速变为0而氮气、氢气的物质的量不变，之后氮气、氢气的物质的量逐渐减小，氨气的物质的量逐渐增大，说明25min时改变的条件是将NH₃从反应体系中分离出去，
故答案为：将NH₃从反应体系中分离出去；
③时段Ⅲ条件下，反应为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），图象方向可知平衡状态下[N₂]=0.25mol/L，[NH₃]=0.50mol/L，[H₂]=0.75mol/L，该反应的化学平衡常数为：K=$\frac{[NH{\;}_{3}]{\;}^{2}}{[H{\;}_{2}]{\;}^{3}[N{\;}_{2}]}$=$\frac{（0.50mol/L）{\;}^{2}}{（0.75mol/L）{\;}^{3}×0.25mol/L}$，
故答案为：K=$\frac{（0.50mol/L）{\;}^{2}}{（0.75mol/L）{\;}^{3}×0.25mol/L}$．

点评 本题考查了化学反应速率计算、影响化学平衡的因素，题目难度中等，注意掌握温度等因素对化学平衡的影响，明确化学反应速率、化学平衡常数的概念及计算方法是解题关键．