Question

8．为氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．在T℃时，将0.6mol H₂和0.4mol N₂置于容积2L的密闭容器中（压强为mPa）发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0  若保持温度不变，测得反应过程中容器内压强随时间变化如图所示：
（1）平衡时H₂的转化率为50%，8min内NH₃的平均生成速率为0.0125 mol•L^-1•min^-1．
（2）平衡后，若要提高H₂的转化率同时增大反应速率，可以采取的措施有D．
A．加了催化剂                   B．增大容器体积     C．降低反应体系的温度           D．加入一定量N₂
（3）仍在T℃时，将0.6mol H₂和0.4mol N₂置于一容积可变的密闭容器中．
①下列各项能说明反应已达到平衡状态的是bde（填序号）
a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：2：3    
b．3υ_正（N₂）=υ_逆（H₂）
c．3 υ_正（H₂）=2υ_逆（NH₃）    
d．混合气体的密度保持不变
e．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
②该条件下达到平衡时，NH₃的体积分数与题（1）条件下NH₃的体积分数相比变大（填“变大”“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）将0.6mol H₂和0.4mol N₂置于容积2L的密闭容器中，图中平衡时压强变为原来的0.8倍，则平衡时物质的量为（0.6mol+0.4mol）×0.8=0.8mol，则
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△n
              1            3               2               2
开始   0.4            0.6             0              
转化    0.1           0.3            0.2             （1-0.8）
平衡    0.3           0.3            0.2      
结合转化率=$\frac{转化的量}{开始的量}$×100%、v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）要提高H₂的转化率同时增大反应速率，增大氮气的浓度或增大压强；
（3）①结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡；
②容积可变的密闭容器，压强不变，发生反应时物质的量减小，V减小，则相等于增大压强，平衡正向移动．

解答 解：（1）将0.6mol H₂和0.4mol N₂置于容积2L的密闭容器中，图中平衡时压强变为原来的0.8倍，则平衡时物质的量为（0.6mol+0.4mol）×0.8=0.8mol，则
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△n
              1            3               2               2
开始   0.4            0.6             0              
转化    0.1           0.3            0.2             （1-0.8）
平衡    0.3           0.3            0.2 
平衡时H₂的转化率为$\frac{0.3}{0.6}$×100%=50%，8min内NH₃的平均生成速率为$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{8min}$=0.0125 mol•L^-1•min^-1．
故答案为：50%；0.0125；
（2）A．加了催化剂，平衡不移动，故A不选；                  
B．增大容器体积，压强减小，则速率减小，平衡逆向移动，故B不选；    
C．降低反应体系的温度，反应速率减小，故C不选；           
D．加入一定量N₂，反应物浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，转化率增大，故D选；
故答案为：D； 
（3）①a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：2：3，与起始浓度、转化率有关，不能判定平衡，故不选；    
b．3υ_正（N₂）=υ_逆（H₂），可知正逆反应速率相等，为平衡状态，故选；
c．3 υ_正（H₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反应速率之比不等于化学计量数之比，不是平衡状态，故不选；    
d．气体的体积为变量，混合气体的密度保持不变，为平衡状态，故选；
e．气体的物质的量为变量，容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化，为平衡状态，故选；
故答案为：bde； 
②容积可变的密闭容器，压强不变，发生反应时物质的量减小，V减小，则相等于增大压强，平衡正向移动，NH₃的体积分数与题（1）条件下NH₃的体积分数相比变大，
故答案为：变大．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，涉及平衡三段法、K的计算、平衡移动等，把握速率、转化率的计算及平衡移动的影响为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，综合性较强，题目难度不大．