Question

7．氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料．
（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N₂+3H₂?2NH₃ 该可逆反应达到平衡的标志是BCE．
A．3v（H₂）_正=2v（NH₃）_逆
B．单位时间生成m mol N₂的同时消耗3m mol H₂
C．容器内的总压强不再随时间而变化
D．混合气体的密度不再随时间而变化
E．a mol N≡N键断裂的同时，有6a mol N-H键断裂
F．N₂、H₂、NH₃的分子数之比为1：3：2
（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应．在容积固定为2L的密闭容器内充入1mol N₂和3mol H₂，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在一定温度压强下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如表：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25	30
压强/MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

则从反应开始到25min时，以N₂表示的平均反应速率=0.01 mol/（L•min）；
该温度下平衡常数K=2.37．

Answer 1

分析 （1）当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理性不变，以此解答该题；
（2）同一温度下，容器中气体压强与总的物质的量成正比，根据压强计算平衡时混合气体的物质的量，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算氮气的平均反应速率；根据平衡时各物质的浓度计算其平衡常数．

解答 解：（1）A．2v（H₂）_正=3v（NH₃）_逆时，该反应达到平衡状态，所以3v（H₂）_正=2v（NH₃）_逆时该反应没有达到平衡状态，故错误；
B．单位时间生成m mol N₂的同时消耗3m mol H₂，正逆反应速率相等，所以该反应达到平衡状态，故正确；
C．对反应前后气体体积不相等反应，容器内的总压强不再随时间而变化，反应体系中各物质的浓度不变，所以达到平衡状态，故正确；
D．无论该反应是否达到平衡状态，混合气体的密度不随时间变化，所以密度不能作为判断依据，故错误；
E．a molN≡N键断裂的同时，有6amolN-H键断裂，正逆反应速率相等，所以该反应达到平衡状态，故正确；
F．N₂、H₂、NH₃的分子数之比为1：3：2时该反应不一定达到平衡状态，与反应物的初始浓度及转化率有关，故错误；
故选：BCE；
（2）同一温度下，容器中气体压强与总的物质的量成正比，设平衡状态时混合气体的物质的量为x，
16.80：12.60=（1+3）mol：x，x=$\frac{4mol×12.60}{16.80}$=3mol，所以平衡时混合气体的物质的量为3mol，
设参加反应的氮气的物质的量为y，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）物质的量减少
1mol                                       2mol
y                                        （4-3）mol
1mol：2mol=y：（4-3）mol，
y=$\frac{1mol×（4-3）mol}{2mol}$=0.5mol，
则从反应开始到25min时，以N₂表示的平均反应速率=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{25min}$=0.01mol/（L•min），
平衡时，c（N₂）=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L、c（H₂）=$\frac{3mol-3×0.5mol}{2L}$=0.75mol/L、c（NH₃）=$\frac{0.5mol×2}{2L}$=0.5mol/L，化学平衡常数K=$\frac{0.5×0.5}{0.25×（0.75）{{\;}^{3}}^{\;}}$=2.37，
故答案为：0.01 mol/（L•min）；2.37．

点评 本题考查较综合，涉及化学平衡计算、平衡判断，侧重考查知识运用能力，注意掌握化学平衡状态的判断方法．