Question

2008年9月24日，國家重點工程--川維20萬噸合成氨項目順利實現(xiàn)中間交接．已知合成氨反應(yīng)的熱化學方程式如下：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1
（1）合成氨反應(yīng)達到平衡時，用H₂表示的正反應(yīng)速率為υ_正（H₂），用NH₃表示的逆反應(yīng)速率為υ_逆（NH₃），二者滿足的關(guān)系式為

 

．
（2）請在圖1中定性的表示H₂的逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)系，起始時，放入N₂和H₂，t₁達到平衡，t₂增大壓強，t₃又達到平衡．

（3）當合成氨反應(yīng)達到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、H₂和NH₃的量），反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖2所示．圖中t₄引起平衡移動的條件可能是

 

．其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時間為

 

．
（4）溫度為T℃時，將2amol H₂和amol N₂放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，則反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（用帶a的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點：化學反應(yīng)速率變化曲線及其應(yīng)用,化學平衡建立的過程

專題：化學平衡專題

分析：（1）可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，氫氣的正反應(yīng)速率與氨氣的逆反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比；
（2）t₁達到平衡，υ_正=υ_逆；t₂增大壓強，υ_正、υ_逆都增大，但υ_正＞υ_逆，平衡向正反應(yīng)方向移動；t₃達到平衡，υ_正=υ_逆且大于原來平衡反應(yīng)速率；
（3）t₄時正逆反應(yīng)速率都增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則改變的條件可能升高溫度；t₂時正逆反應(yīng)速率都增大，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡向正反應(yīng)方向移動，則改變的條件可能是增大壓強；t₆時正逆反應(yīng)速率同時增大，平衡不移動，改變的條件可能是加入催化劑；平衡越向正反應(yīng)方向移動，則平衡混合物中氨氣的含量越大；
（4）溫度為T℃時，將2a mol H₂和a mol N₂放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，平衡時c（N₂）=

amol×(1-50%)

0.5L

=amol/L，c（H₂）=

2amol-3×amol×50%

0.5L

=amol/L，c（NH₃）=

2×amol×50%

0.5L

=2amol/L，化學平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

．

解答： 解：（1）可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，氫氣的正反應(yīng)速率與氨氣的逆反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比，所以二者的關(guān)系式為2υ_正（H₂）=3υ_逆（NH₃），
故答案為：2 υ_正（H₂）=3υ_逆（NH₃）；
（2）t₁達到平衡，υ_正=υ_逆；t₂增大壓強，υ_正、υ_逆都增大，但υ_正＞υ_逆，平衡向正反應(yīng)方向移動；t₃達到平衡，υ_正=υ_逆且大于原來平衡反應(yīng)速率，所以其圖象為，
故答案為：；
（3）t₄時υ_正、υ_逆都增大都增大，且υ_正＜υ_逆，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則改變的條件可能升高溫度；t₂時υ_正、υ_逆都增大，且υ_正＞υ_逆，平衡向正反應(yīng)方向移動，則改變的條件可能是增大壓強；t₆時υ_正、υ_逆都增大，平衡不移動，改變的條件可能是加入催化劑；平衡越向正反應(yīng)方向移動，則平衡混合物中氨氣的含量越大，所以平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時間為t₃～t₄，
故答案為：升高溫度；t₃～t₄；
（4）溫度為T℃時，將2a mol H₂和a mol N₂放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，平衡時c（N₂）=

amol×(1-50%)

0.5L

=amol/L，c（H₂）=

2amol-3×amol×50%

0.5L

=amol/L，c（NH₃）=

2×amol×50%

0.5L

=2amol/L，化學平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)．c3(H2)

=

(2a)2

a?(a)3

=

4

a2

，
故答案為：

4

a2

．

點評：本題考查了可逆反應(yīng)中化學平衡常數(shù)的計算、外界條件對化學平衡的影響及反應(yīng)速率的影響，根據(jù)化學平衡常數(shù)公式、溫度及壓強對平衡的影響即可解答，題目難度中等．