Question

4．已知N₂和H₂在一定条件下发生下列可逆反应：
N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）△H=-92.4kJ．mol^-1
（1）若V（正）随时间变化如图，则下列说法一定正确的是B
A．t₁时升髙了温度
B．₂时使用了催化剂
C．t₃时增大了压强
D．t₄时降低了温度
（2）若在恒温条件下，将-定量的N₂和H₂的混合气体通入一个容积为2升固定容积的密闭容器中，5分钟后反应达平衡，且测得平衡时n（N₂）=1.2mol．n（ H₂）=12mol，n（NH₃）=0.8mol，则反应速率V（N₂）=_0.04mol．L^-1•min^-1，平衡常数=1.23×10^-3（mol/L）^-2（计算结果保留小数点后2位）
（3）若在某温度下，将1体积N₂和3体积H₂通人一个容积为2升固定容积的密闭容器中，5分钟后反应达平衡，且测得平衡时NH₃占总体积的12%，则N₂占总体积的22%．

Answer 1

分析 （1）升高温度、增大压强正反应速率离开原来的速率点迅速增加，加入催化剂，反应速率加快，但是平衡不移动，降低反应物的浓度，速率在原来基础上降低；
（2）先计算氨气平衡时的物质的量计算氮气反应的物质的量，再计算其反应速率，根据起始量和平衡时的量来计算物质的转化率、平衡常数，并利用浓度增大来分析平衡的移动；
（3）在相同条件下，各组分的体积分数就是物质的量分数，根据三行式进行计算．

解答 解：（1）升高温度、增大压强正反应速率离开原来的速率点迅速增加，加入催化剂，反应速率加快，但是平衡不移动，降低反应物的浓度，速率在原来基础上降低；
A．t₁时是增大压强，故错误；
B．t₂时反应速率加快，但是平衡不移动，使用了催化剂，故正确；
C．t₃时是降低了压强，故错误；
D．t₄时降低了反应物的浓度，故错误．
故选B；
（2）5分钟后反应达平衡时，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，设参加反应的氮气的物质的量为x，则参加反应的氢气的物质的量为3x，则
N₂+3H₂?2NH₃，
1  3    2
x    3x  0.8mol
$\frac{1}{x}=\frac{2}{0.8}$，x=0.4mol，
反应速率V（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{5min}$=0.04mol/（L．mim），氢气的转化率为$\frac{3×0.4mol}{3×0.4mol+1.2mol}$×100%=50%，平衡时的浓度分别为c（N₂）=0.6mol/L、c（H₂）=6mol/L，c（NH₃）=0.4mol/L，则平衡常数K=$\frac{0．{4}^{2}}{0.6×{6}^{3}}$=1.23×10^-3（mol/L）^-2，上述平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，相当于缩小体积，则压强增大，化学平衡正向移动，即向右移动，
故答案为：0.04；1.23×10^-3；
（3）将1体积N₂和3体积H₂通人一个容积为2升固定容积的密闭容器中，5分钟后反应达平衡，且测得平衡时NH₃占总体积的12%，设氮气的变化量是x，三行式如下：
          N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）
初始体积：1        3     0
变化体积：x        3x     2x
平衡体积：1-x      3-3x    2x
$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=12%，解得x≈0.214，所以N₂占总体积的$\frac{1-0.214}{4-2×0.214}$×100%≈22%，故答案为：22%．

点评 本题考查影响化学反应速率和平衡移动的因素、以及有关三行式的计算知识，注意知识的迁移应用是关键，难度中等．