题目内容

9.向2L固定容积的密闭容器中加入一定量的NH3,H2和N2三种气体.一定条件下发生反应2NH3?N2+3H2,各物质浓度随时间变化如图1所示.图2为t时刻后改变容器中条件,平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且两个阶段各改变一种不同的条件.

(1)能证明反应达到平衡状态的是AB(填标号,下同).
A.容器内压强不再发生变化         B.N2的体积分数不再发生变化
C.容器内气体质量不再发生变化     D.容器内气体密度不再发生变化
(2)若tl=15s,则t0-t1阶段以H2浓度变化表示的反应速率为0.02mol/(L•min).
(3)t3-t4阶段改变的条件为升高温度.
(4)上述反应的平衡常数K=0.17(保留两位小数);向容器中再通入1.4molNH3、0.8molH2,平衡向左移动(填“向右”、“向左”或“不移动”).

分析 (1)可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等且保持不变,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不再变化说明到达平衡;
(2)由图可知,t0-t1阶段H2浓度变化量为0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L,根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(H2);
(3)由图可知,t3时刻瞬间正、逆速率都增大,且正反应速率增大更多,平衡向正反应方向移动,结合温度、压强对平衡的影响分析;
(4)由图1可知,平衡时氢气、氮气的浓度,计算氨气的平衡浓度,代入K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$计算平衡常数,计算此时浓度商Qc,若Qc=K,处于平衡状态,若Qc<K,反应向正反应进行,若Qc>K,反应向逆反应进行.

解答 解:(1)A.随反应进行容器内压强增大,容器内压强不再发生变化,说明到达平衡,故A正确;
B.平衡时各组分的含量不变,N2的体积分数不再发生变化,说明到达平衡,故B正确;
C.容器内气体质量始终不发生变化,故C错误;
D.容器内混合气体的总质量不变,容器的容积不变,容器内气体密度始终不发生变化,故D错误;
故选:AB;
(2)由图可知,t0-t1阶段H2浓度变化量为0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L,故v(H2)=$\frac{0.3mol/L}{15s}$=0.02mol/(L•min),
故答案为:0.02mol/(L•min);
(3)由图可知,t3时刻瞬间正、逆速率都增大,且正反应速率增大更多,平衡向正反应方向移动,正反应为气体体积增大的吸热反应,增大压强平衡向逆反应方向移动,升高温度平衡向正反应方向移动,故改变的条件应是:升高温度,
故答案为:升高温度;
(4)由图1可知,平衡时氢气、氮气的浓度分别为0.6mol/L、0.5mol/L,故平衡时氨气的浓度为1mol/L-$\frac{2}{3}$×0.3mol/L=0.8mol/L,故平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{0.{6}^{3}×0.5}{0.{8}^{2}}$=0.17;
向容器中再通入1.4molNH3、0.8molH2,氨气浓度变为(0.8+$\frac{1.4}{2}$)mol/L=1.5mol/L,氢气的浓度变为(0.6+$\frac{0.8}{2}$)mol/L=1mol/L,故浓度商Qc=$\frac{{1}^{3}×0.5}{1.{5}^{2}}$=0.22>0.17,平衡向左移动,
故答案为:0.17;向左.

点评 本题考查化学平衡图象、化学平衡有关计算与影响因素、平衡状态判断等,是对知识的综合运用,难度中等,注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不再变化说明到达平衡.

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