Question

20．Ⅰ．體積為5L的恒溫、恒容密閉容器甲起始投入2molN₂、3molH₂經(jīng)過l0s達平衡，測得平衡時NH₃的物質(zhì)的量為0.8mol．
Ⅱ．容器乙起始投入3molN₂、bmolH₂，維持恒溫、恒壓到平衡，測得平衡時NH₃的物質(zhì)的量為1.2mol．此時與容器甲中平衡狀態(tài)溫度相同、相同組分的體積分數(shù)都相同．
（1）容器甲10s內(nèi)用H₂表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.024mol•L^-1•s^-1，達平衡時N₂的轉(zhuǎn)化率=20%．
（2）甲容器中反應(yīng)的逆反應(yīng)速率隨時間變化的關(guān)系如圖．t₁時改變了某種條件，改變的條件可能是升高了溫度、增大了氨氣的濃度．（填寫2項）
（3）下列哪些情況表明容器乙已達平衡狀態(tài)ADE．（填字母）
A．容器乙的氣體密度不再交化
B．反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化
C．氮氣與氨氣的濃度相等
D．?dāng)嗔裭molN≡N鍵同時斷裂6molN一H鍵
E．容器乙中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化
（4）b=4.5 mol．

Answer 1

分析 （1）列出化學(xué)三段式結(jié)合題中數(shù)據(jù)進行計算，
                     N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）   2            3                0
轉(zhuǎn)化量（mol）0.4          1.2              0.8
平衡量（mol）1.6          1.8             0.8
反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（2）依據(jù)圖示中t₁時的逆反應(yīng)速率變化及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素判斷改變的條件，t₁時，逆反應(yīng)速率突然增大，原因可能是使用了催化劑、升高了溫度、增大了壓強、增大了氨的濃度，而后逆反應(yīng)速率增大，平衡逆向移動，依據(jù)好像平衡移動原理選擇判斷需要改變的條件；
（3）反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度不變，以及衍生的各種物理量關(guān)系進行判斷；
（4）平衡時容器甲與容器乙中各物質(zhì)的體積分數(shù)相等，甲中達到平衡時，氨氣的體積分數(shù)為：$\frac{0.8mol}{1.6mol+1.8mol+0.8mol}$=$\frac{4}{21}$，
容器乙中           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 3            b                  0
轉(zhuǎn)化量（mol）0.6        1.8                1.2
平衡量（mol）2.4      b-1.8             1.2
平衡時容器甲與容器乙中各物質(zhì)的體積分數(shù)相等進行計算．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）   2            3                0
轉(zhuǎn)化量（mol）0.4          1.2              0.8
平衡量（mol）1.6          1.8             0.8
v（H₂）=$\frac{\frac{1.2mol}{5L}}{10s}$=0.024mol•L^-1•s^-1，
平衡時，氮氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，
故答案為：0.024mol•L^-1•s^-1；20%；
（2）t₁時，逆反應(yīng)速率突然增大，原因可能是使用了催化劑、升高了溫度、增大了壓強、增大了氨的濃度，而后逆反應(yīng)速率增大，平衡逆向移動，則可能是t₁時增大了氨的濃度或升高了溫度，
故答案為：升高了溫度；增大了氨的濃度；
（3）判斷達到平衡的標(biāo)準是“變化量不變”，
A、恒溫、恒壓達到平衡下，容器乙中的氣體密度不再變化，說明容器體積不再變化，可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B、平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變時，K總是不變的，所以平衡常數(shù)不能作為判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B錯誤；
C、氮氣與氨氣的濃度相等和起始量、變換量有關(guān)，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D、斷裂1molN≡N鍵同時斷裂6molN-H鍵，即消耗1mol N₂的同時消耗2mol NH₃，說明正逆反應(yīng)速率相等，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確；
E、容器乙中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化，說明體系中各物質(zhì)的體積分數(shù)不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故E正確；
故選：ADE；
（4）平衡時容器甲與容器乙中各物質(zhì)的體積分數(shù)相等，甲中達到平衡時，氨氣的體積分數(shù)為：$\frac{0.8mol}{1.6mol+1.8mol+0.8mol}$=$\frac{4}{21}$，
容器乙中           N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 3            b                  0
轉(zhuǎn)化量（mol）0.6        1.8                1.2
平衡量（mol）2.4      b-1.8             1.2
氨氣的體積分數(shù)為：$\frac{1.2}{2.4+b-1.8+1.2}$=$\frac{4}{21}$，
解得：b=4.5，
故答案為：4.5．

點評 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)速率的計算等知識，題目難度中等，要求學(xué)生掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法、化學(xué)反應(yīng)速率的計算方法．