Question

7．氨是一種重要的化工產(chǎn)品，是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)以及制造硝酸、銨鹽和純堿等的原料．
（1）在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)：N₂+3H₂?2NH₃ 該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是BCE．
A．3v（H₂）_正=2v（NH₃）_逆
B．單位時(shí)間生成m mol N₂的同時(shí)消耗3m mol H₂
C．容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化
D．混合氣體的密度不再隨時(shí)間而變化
E．a(chǎn) mol N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有6a mol N-H鍵斷裂
F．N₂、H₂、NH₃的分子數(shù)之比為1：3：2
（2）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成氨的反應(yīng)．在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入1mol N₂和3mol H₂，加入合適催化劑（體積可以忽略不計(jì)）后在一定溫度壓強(qiáng)下開始反應(yīng)，并用壓力計(jì)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如表：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	5	10	15	20	25	30
壓強(qiáng)/MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

則從反應(yīng)開始到25min時(shí)，以N₂表示的平均反應(yīng)速率=0.01 mol/（L•min）；
該溫度下平衡常數(shù)K=2.37．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理性不變，以此解答該題；
（2）同一溫度下，容器中氣體壓強(qiáng)與總的物質(zhì)的量成正比，根據(jù)壓強(qiáng)計(jì)算平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算氮?dú)獾钠骄�反�?yīng)速率；根據(jù)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度計(jì)算其平衡常數(shù)．

解答 解：（1）A．2v（H₂）_正=3v（NH₃）_逆時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以3v（H₂）_正=2v（NH₃）_逆時(shí)該反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B．單位時(shí)間生成m mol N₂的同時(shí)消耗3m mol H₂，正逆反應(yīng)速率相等，所以該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
C．對(duì)反應(yīng)前后氣體體積不相等反應(yīng)，容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度不變，所以達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
D．無論該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度不隨時(shí)間變化，所以密度不能作為判斷依據(jù)，故錯(cuò)誤；
E．a(chǎn) molN≡N鍵斷裂的同時(shí)，有6amolN-H鍵斷裂，正逆反應(yīng)速率相等，所以該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
F．N₂、H₂、NH₃的分子數(shù)之比為1：3：2時(shí)該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物的初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；
故選：BCE；
（2）同一溫度下，容器中氣體壓強(qiáng)與總的物質(zhì)的量成正比，設(shè)平衡狀態(tài)時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為x，
16.80：12.60=（1+3）mol：x，x=$\frac{4mol×12.60}{16.80}$=3mol，所以平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為3mol，
設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為y，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）物質(zhì)的量減少
1mol                                       2mol
y                                        （4-3）mol
1mol：2mol=y：（4-3）mol，
y=$\frac{1mol×（4-3）mol}{2mol}$=0.5mol，
則從反應(yīng)開始到25min時(shí)，以N₂表示的平均反應(yīng)速率=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{25min}$=0.01mol/（L•min），
平衡時(shí)，c（N₂）=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L、c（H₂）=$\frac{3mol-3×0.5mol}{2L}$=0.75mol/L、c（NH₃）=$\frac{0.5mol×2}{2L}$=0.5mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.5×0.5}{0.25×（0.75）{{\;}^{3}}^{\;}}$=2.37，
故答案為：0.01 mol/（L•min）；2.37．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡計(jì)算、平衡判斷，側(cè)重考查知識(shí)運(yùn)用能力，注意掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法．