Question

14．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．其原理为：N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）△H=-92.4kJ/mol，据此回答以下问题：
（1）①该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应，温度越高，其平衡常数的值越小．
（2）某温度下，若把10mol N₂与30mol H₂置于体积为10L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的K=$\frac{1}{12}$（可用分数表示）．能说明该反应达到化学平衡状态的是bd（填字母）．
a．容器内的密度保持不变
b．容器内压强保持不变
c．v_正（N₂）=2v_逆（NH₃）
d．混合气体中c（NH₃）不变
（3）对于合成氨反应而言，下列有关图象一定正确的是（选填序号）ac．

Answer 1

分析 （1）①依据平衡常数概念和化学方程式书写平衡常数表达式，用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积；
②反应是放热反应，升高温度后平衡逆向进行，平衡常数减小；
（2）依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；平衡标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变分析选项；
（3）a．先出现拐点的先达到平衡，则T₂大，温度高，平衡逆向移动；
b．平衡时浓度不一定相等；
c．使用催化剂加快反应速率，对平衡无影响．

解答 解：（1）①K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则该反应的平衡常数为：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数K减小，温度越高，K越小，故答案为：小；
（2）设氮气消耗物质的量为x
    N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始 1        3        0
转化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合气体中氨的体积分数为20%，$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，
解得：x=$\frac{1}{3}$，平衡常数K=$\frac{（{\frac{2}{3}）}^{2}}{（1-\frac{1}{3}）×（3-3×\frac{1}{3}）^{3}}$=$\frac{1}{12}$，
由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，则：
a．容器的体积、气体的质量始终不变，则容器内的密度保持不变，不能判断平衡，故a错误；               
b．该反应为反应前后体积不等的反应，则容器内压强保持不变，达到平衡，故b正确；
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反应速率不等，反应没有达到平衡，故c错误；             
d．混合气体中 c（NH₃）不变，为平衡的特征，达到平衡，故d正确；
故答案为：$\frac{1}{12}$；bd；
（3）a．先出现拐点的先达到平衡，则T₂大，温度高，平衡逆向移动，与图象一致，故a正确；
b．平衡时浓度不一定相等，平衡浓度取决起始浓度和转化率，图象表示错误，故b错误；
c．使用催化剂加快反应速率，对平衡无影响，平衡时物质的浓度不变，与图象一致，故c正确；
故答案为：ac．

点评 本题考查化学平衡的计算、影响反应速率及平衡的因素、化学平衡状态判断，化学平衡图象等知识，题目难度中等，注重高考常考查点的考查，明确化学平衡状态特征及其影响因素为解答关键，注意掌握化学平衡常数的概念及计算方法．