Question

【題目】氨是重要的氮肥，合成原理為： N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= —92.4 kJ/mol。在500℃、20 MPa時(shí)，將N2、H2置于一個(gè)容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中各種物質(zhì)的量變化如圖，回答下列問題：

（1）10 min內(nèi)以NH3表示的平均反應(yīng)速率：______；

（2）在10 ~20 min內(nèi)：NH3濃度變化的原因可能是______________

A．加了催化劑 B．縮小容器體積 C．降低溫度 D．增加NH3物質(zhì)的量

（3）第1次平衡的平衡常數(shù)K1 = _________________（帶數(shù)據(jù)的表達(dá)式），第2次平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)=___________（小數(shù)點(diǎn)后保留一位）；

（4）在反應(yīng)進(jìn)行至25 min時(shí)：①曲線發(fā)生變化的原因______________，② 達(dá)第二次平衡時(shí)，新平衡的平衡常數(shù)K2 ____ K1（填“大于”“等于”或“小于”）。

Answer 1

【答案】0.005 mol/(L·min) A 45.5 % 移走0.1 mol NH3 等于

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)速率= 計(jì)算；

(2)根據(jù)圖像知，反應(yīng)速率加快，且10min時(shí)各氣體的物質(zhì)的量是連續(xù)的，根據(jù)三種氣體的變化量判斷平衡施肥發(fā)生移動(dòng)，再結(jié)合影響平衡的因素分析解答；

(3)化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；第2次平衡時(shí)，根據(jù)NH3的體積分?jǐn)?shù)等于氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)算；

(4)25分鐘，NH3的物質(zhì)的量突然減少，而H2、N2的物質(zhì)的量不變，說明應(yīng)是分離出NH3；根據(jù)平衡常數(shù)的影響因素分析判斷。

(1)反應(yīng)速率v(NH3)= = =0.005mol/(L·min)，故答案為：0.005mol/(L·min)；

(2)由圖像可知，各組分物質(zhì)的量變化增加，即反應(yīng)速率加快，且10min時(shí)變化是連續(xù)的，20min達(dá)平衡時(shí)，△n(N2)=0.35mol-0.25mol =0.1mol，△n(H2)=0.45mol-0.15mol=0.3mol，△n(NH3)=0.3mol-0.1mol =0.2mol，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑，縮小體積相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，應(yīng)該反應(yīng)物的速率增加倍數(shù)大；降低溫度，應(yīng)該反應(yīng)速率減小；增加NH3物質(zhì)的量，逆反應(yīng)速率增加的倍數(shù)大；故只有使用催化劑符合，故選A；

(3)由圖像可以看出，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到時(shí)20-25min，各物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，由圖象可知，20min達(dá)平衡時(shí)，n(N2)=0.025mol×10=0.25mol，n(H2)=0.025mol×6=0.15mol，n(NH3)=0.025mol×12=0.3mol，所以所以其平衡常數(shù)K= = =；35min時(shí)達(dá)到第2次平衡，NH3的體積分?jǐn)?shù)= ×100%=45.5%，故答案為：；45.5%；

(4)第25分鐘，NH3的物質(zhì)的量突然減少，而H2、N2的物質(zhì)的量不變，說明應(yīng)是分離出NH3；由圖像可以看出，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到時(shí)35-40min，各物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達(dá)到第二次平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以抽去0.1mol氨，此時(shí)平衡常數(shù)K將不變，故答案為：分離出0.1molNH3；等于。