Question

氨的合成原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4KJ?mol^-1．現(xiàn)在500℃、20MPa時，將N₂、H₂置于一個容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應，反應過程中各物質的物質的量變化如圖．回答下列問題：
（1）10min內以NH₃表示的平均反應速率

0.005mol/（L．min）

；
（2）在10～20min內：NH₃濃度變化的原因可能是

A

；
A．加了催化劑   B．縮小容器體積    C．降低溫度     D．增加NH₃物質的量
（3）第1次平衡的時間范圍為：

20-25min

平衡常數(shù)K₁=

c(NH3)2

c(N2)．c(H2)3

（表達式），第2次平衡時NH₃的體積分數(shù)

45.5%

；
（4）在反應進行至25min時，曲線發(fā)生變化的原因：

分離出0.1molNH₃

．

Answer 1

分析：（1）反應速率=

△n V

△t

計算；
（2）根據圖象知，平衡向正反應方向移動，10min時是連續(xù)的，三種氣體物質的速率增加倍數(shù)相同，說明為使用催化劑；
（3）達到平衡狀態(tài)時，物質的量不變，以此判斷達到平衡的時間段，化學平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，第2次平衡時NH₃的體積分數(shù)等于氨氣的含量；
（4）25分鐘，NH₃的物質的量突然減少，而H₂、N₂的物質的量不變，說明應是分離出NH₃．

解答：解：（1）反應速率=

△n V

△t

=

(0.1-0)mol 2L

10min

=0.005mol/（L．min），
故答案為：0.005mol/（L．min）；
（2）由圖可知，0-10分鐘內△n（N₂）=0.025mol×2=0.05mol；10-20分鐘內△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物質的量之比，所以，0-10分鐘與10到20分鐘兩個時間段中，N₂的反應速率之比為0.05mol：0.1mol=1：2；
由圖象可知各組分物質的量變化增快，且10min時變化是連續(xù)的，20min達平衡時，△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H₂）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH₃）=0.025mol×8=0.2mol，物質的量變化之比等于化學計量數(shù)之比，三種氣體物質的速率增加倍數(shù)相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑，
故選A；
（3）由圖象可以看出，當反應進行到時20-25min，各物質的量不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，
化學平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，所以其平衡常數(shù)K=

c(NH3)2

c(N2)．c(H2)3

，
第2次平衡時NH₃的體積分數(shù)=

2.5mol

2.5mol+2.25mol+0.75mol

×100%=45.5%，
故答案為：20-25min，

c(NH3)2

c(N2)．c(H2)3

，45.5%；
（4）第25分鐘，NH₃的物質的量突然減少，而H₂、N₂的物質的量不變，說明應是分離出NH₃，
故答案為：分離出0.1molNH₃．

點評：本題考查化學平衡的計算、平衡移動以及平衡狀態(tài)的判斷，題目難度中等，注意對圖象的分析．