Question

【题目】氨气在工业上有广泛用途。请回答以下问题：

（1）工业上利用N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H<0合成氨，某小组为了探究外界条件对该反应的影响，以c0 mol/L H2参加合成氨反应，在a、b两种条件下分别达到平衡，如图。

①相对a而言，b可能改变的条件是____________，判断的理由是__________________；

②a条件下，0～t0的平均反应速率v(N2)=_____________mol·L-1·min-1；

（2）有人利用NH3和NO2构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放减少环境污染，又能充分利用化学能进行粗铝的精炼，如图B所示，e极为精铝。

a极通入____气体(填化学式)，判断的理由是___________________________________；

（3）某小组往一恒温恒压容器充入9mol N2和23mol H2模拟合成氨反应，如图为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强（p）的关系图。若体系在T2、60MPa下达到平衡。

①能判断N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡的是______(填序号) ；

a．容器内压强不再发生变化 b．混合气体的密度不再发生变化

c．v正(N2)=3v逆(H2) d．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

②若T1、T2、T3温度下的平衡常数分别为K1、K2、K3，则K1、K2、K3由大到小的排序为_______________，

③此时N2的平衡分压为__________Mpa，（分压＝总压×物质的量分数）

计算出此时的平衡常数Kp=________。（用平衡分压代替平衡浓度计算，结果保留2位有效数字并带上单位）

Answer 1

【答案】增大c(N2)a、b起始浓度相同，b到达平衡的时间缩短，且氢气的转化率增大（c0-c1）/300t0NO2e为精铝，发生还原反应，所以d极发生氧化反应，则a极为正极bdK1>K2>K390.043（Mpa）-2

【解析】

(1)①a、b氢气起始浓度相同，b到达平衡的时间缩短，说明反应速率增大，平衡时氢气的浓度减小，说明平衡正向移动，所以改变的条件是增大c(N2)，故答案为：增大c(N2)；a、b起始浓度相同，b到达平衡的时间缩短且氢气的转化率增大；

②a条件下，0～t0的平均反应速率v(N2)=v(H2)=×=×=mol/(L·min)，故答案为：；

(2)根据图知，e为精铝，为电解池阴极，d为阳极，所以通入a的电极是正极、通入b的电极是负极，原电池中NH3和NO2构成原电池，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，原电池中二氧化氮得电子生成氮气，氨气失电子生成氮气，所以a电极上通入的是NO2，故答案为：NO2；e为精铝，发生还原反应，所以d极发生氧化反应，则a极为正极；

(3)①a．该反应是恒压，所以无论反应是否达到平衡状态压强都不变，所以不能据此判断平衡状态，故a错误；b．反应前后气体总质量不变但容器体积改变，所以混合气体的密度改变，当混合气体密度不变时该反应达到平衡状态，故b正确；c．3v正(N2)=v逆(H2)时该反应达到平衡状态，当v正(N2)=3v逆(H2)时该反应没有达到平衡状态，故c错误；d．反应前后混合气体质量不变，但气体总物质的量减小，所以混合气体相对分子质量增加，当混合气体的平均相对分子质量不再发生变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故d正确；故选bd；

②相同压强下，升高温度平衡逆向移动，氨气的体积分数减小，根据图知，温度T1＜T2＜T3，温度越高化学平衡常数越小，所以化学平衡常数K1＞K2＞K3，故答案为：K1＞K2＞K3；

③若体系在T2、60MPa下达到平衡，相同温度下，气体的体积分数等于其物质的量分数，

设平衡时n(NH3)=xmol，

N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)

开始(mol) 9 23 0

反应(mol) 0.5x 1.5x x

平衡(mol)9-0.5x 23-1.5x x

平衡时氨气体积分数=×100%=60%，x=12，氮气分压=×60MPa=9MPa；氨气的分压=60%×60MPa=36MPa，氢气分压=60MPa-9MPa-36MPa=15MPa，此时的平衡常数Kp==0.043(MPa)-2，故答案为：9；0.043(MPa)-2。