Question

11．合成氨工业的出现，标志着化学工业进入了一个新的阶段，它不仅生产了廉价的氨，而且为硝酸工业、有机合成工业等提供了良好的技术条件，氨在国民经济中占有重要的地位．
（1）已知在400℃时，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0的平衡常数K=0.5．
①400℃时，2NH₃（g）?N₂　（g）+3H₂（g）的K=2（填数值）．
②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V（N₂）_正=V（N₂）_逆（填：＞、＜、=、不能确定）．
（2）有两只密闭容器A和B，A能保持恒容，B能保持恒压，起始时向容积相等的A、B中分别通入等量的NH₃，使之发生反应：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g），并达到平衡．
①达到平衡所需要的时间：t（A）＜t（B），NH₃的转化率：a（A）＜a　（B）（填＞、=、＜）．
②达到平衡后，在两容器中分别通入等量的氦气．则B中的化学平衡向正反应方向移动，A中的化学反应速率不变．（填“增大”“减小”或“不变”）
③达到平衡后，向两容器中分别通入等量的原反应气体，再次达到平衡时，A容器中H₂的百分含量减小（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）在两个相同容器中各充入1molN₂和3molH₂，在某一不同条件下反应达到平衡，氨的体积分数随时间变化曲线如图．下列说法正确的是D（填字母）．

A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p₂＞p₁
B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p₁＞p₂
C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T₁＞T₂
D．图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响，且催化剂性能：1＞2．

Answer 1

分析 （1）①400℃时，N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）与2NH₃（g）?N₂　（g）+3H₂（g）方程式相反，则化学平衡常数互为倒数；
②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，c（N₂）=c（NH₃）=$\frac{2mol}{0.5L}$=4mol/L，c（H₂）=$\frac{1mol}{0.5L}$=2mol/L，
根据浓度商与化学平衡常数相对大小确定反应方向，从而确定正逆反应速率相对大小；
（2）反应2NH₃（g）?N₂ （g）+3H₂（g），正方向为体积增大的分方向，A容器能保持恒容，则反应后压强增大，B容器能保持恒压，反应后体积增大；
①根据压强大小，判断速率大小；根据压强对平衡的影响分析；
②达到平衡后，在两容器中分别通入等量的氦气，A体积不变，B体积膨胀，根据反应物浓度变化分析；
③达到平衡后，向两容器中分别通入等量的原反应气体，根据压强对平衡的影响分析；
（3）A．增大压强平衡右移；
B．压强不同，平衡状态不同；
C．升高温度平衡逆向移动；
D．催化剂不影响平衡移动．

解答 解：（1）①400℃时，N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）与2NH₃（g）?N₂　（g）+3H₂（g）方程式相反，则化学平衡常数互为倒数，所以2NH₃（g）?N₂　（g）+3H₂（g）的化学平衡常数K=$\frac{1}{0.5}$=2，
故答案为：2；
②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，c（N₂）=c（NH₃）=$\frac{2mol}{0.5L}$=4mol/L，c（H₂）=$\frac{1mol}{0.5L}$=2mol/L，
浓度商=$\frac{{4}^{2}}{4×{2}^{3}}$=0.5=K，该反应达到平衡状态，正逆反应速率相等，
故答案为：=；
（2）反应2NH₃（g）?N₂ （g）+3H₂（g），正方向为体积增大的分方向，A容器能保持恒容，则反应后压强增大，B容器能保持恒压，反应后体积增大；
①A容器能保持恒容，则反应后压强增大，B容器能保持恒压，所以A中的压强大于B，压强越大，反应速率越快，所用时间越短，则所用时间A小于B；压强增大平衡向逆反应方向移动，所以压强越大，转化率越小，A的压强大，则A的转化率小于；
故答案为：＜；＜；
②达到平衡后，在两容器中分别通入等量的氦气，A体积不变，B体积膨胀，则A中各反应物质的浓度不变，A中反应速率不变，B中各反应物浓度减小，各反应物所占的压强减小，平衡正移；
故答案为：正；不变；
③达到平衡后，向两容器中分别通入等量的原反应气体，A中压强增大，新平衡原平衡相比，平衡逆向进行，则A中氢气的含量减小；
故答案为：减小；
（3）A．增大压强平衡右移，氨气的含量应增大，图象与实际不符，故A错误；
B．压强不同，平衡状态不同，不可能在同一平衡状态，图象与实际不符，故B错误；
C．升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小，图象与实际不符，故C错误；
D．催化剂不影响平衡移动，由图象可知1到达平衡时间过短，故催化剂性能1＞2，故D正确．
故答案为：D．

点评 本题考查化学平衡计算、外界条件对化学反应速率及化学平衡影响等知识点，为高频考点，侧重考查学生图象分析、判断及计算能力，注意（2）①中恒压、恒容条件下的变化量及不变量的判断，为易错点．