Question

19．在一密闭容器中发生反应N₂+3H₂?2NH₃，正反应为放热反应，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示
（1）处于平衡状态的时间段是ACDF（填选项）
A．t₀～t₁　　　　B．t₁～t₂　      C．t₂～t₃
D．t₃～t₄        E．t₄～t₅        F．t₅～t₆
（2）t₁、t₃、t₄时刻分别改变的一个条件是t₁时刻C；t₃时刻E；t₄时刻B．
A．增大压强     B．减小压强     C．升高温度
D．降低温度     E．加催化剂     F．充入氮气
（3）依据（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是A（填选项）．
A．t₀～t₁　     B．t₂～t₃　　C．t₃～t₄　　D．t₅～t₆
（4）如果在t₆时刻，从反应体系中分离出部分氨，t₇时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线．
（5）合成氨反应起始只投氮气和氢气，一定条件下，反应达到化学平衡状态时，测得混合气体中氨气的体积分数为20%，则反应后与反应前的混合气体体积之比为5：6．

Answer 1

分析 （1）根据图示结合v_正=v_逆，判断是否处于平衡状态；
（2）由图可知，t₁正逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率；t₃正逆反应速率同等程度的增大；t₄时正逆反应速率均减小，且逆反应速率大于正反应速率；
（3）由图可知，t₁平衡逆向移动，t₃不移动，t₄平衡逆向移动，根据移动结果分析；
（4）t₆时刻分离出部分NH₃，v_逆立刻减小，而v_正逐渐减小，在t₇时刻二者相等，反应重新达平衡，据此可画出反应速率的变化曲线；
（5）设反应前加入a mol N₂，b mol H₂，达平衡时生成2x mol NH₃，根据三段式和氨气的体积分数计算．

解答 解：（1）根据图示可知，t₀～t₁、t₂～t₃、t₃～t₄、t₅～t₆时间段内，v_正、v_逆相等，反应处于平衡状态，
故答案为：ACDF；
（2）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，可知，该反应为放热反应，且为气体体积减小的反应，则由图可知，t₁正逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，改变条件应为升高温度；
t₃正逆反应速率同等程度的增大，改变条件应为使用催化剂；
t₄时正逆反应速率均减小，且逆反应速率大于正反应速率，改变条件应为减小压强，
故答案为：C；E；B；
（3）由图可知，t₁平衡逆向移动，t₃不移动，t₄平衡逆向移动，均使氨气的含量减少，则t₀～t₁氨气的含量最大，
故答案为：A；
（4）t₆时刻分离出部分NH₃，v_逆立刻减小，而v_正逐渐减小，在t₇时刻二者相等，反应重新达平衡，据此可画出反应速率的变化曲线为：
，
故答案为：；
（5）设反应前加入a mol N₂，b mol H₂，达平衡时生成2x mol NH₃，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始      a           b               0
转化      x           3x              2x
平衡      a-x        b-3x            2x
则反应后气体总的物质的量=（a+b-2x）mol，$\frac{2x}{a+b-2x}$=0.2，解得：a+b=12x，故反应后与反应前的混合气体体积之比=$\frac{a+b-2x}{a+b}$=$\frac{12x-2x}{12x}$=$\frac{5}{6}$，
故答案为：5：6．

点评 本题考查影响化学反应速率的因素，注意把握反应的特点及图象分析是解答的关键，明确温度、压强、催化剂对反应速率的影响即可解答，题目难度中等．