Question

9．一定條件下，向可變容積的密閉容器中通入N₂和H₂，發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0達到平衡后，容器的體積為4L，試回答下列問題：
（1）該條件下，反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，若降低溫度，K值將增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）達到平衡后，若其它條件不變，把容器體積縮小一半，平衡將向正反應方向（填“向逆反應方向”、“向正反應方向”或“不”）移動，平衡常數(shù)K將不變（填“增大”“減小”或“不變”），理由是K只與溫度有關．
（3）達到平衡后，在恒壓條件下，向容器中通入氦氣（He），氮氣的轉化率將減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（4）在三個相同的容器中各充入1molN₂和3molH₂，在不同條件下分別達到平衡，氨的體積分數(shù)ω隨時間變化如圖1．下列說法正確的是b（填序號）．
a．圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響，且P₂＞P₁
b．圖Ⅱ可能是同溫同壓下催化劑對反應的影響，且催化性能1＞2
c．圖Ⅲ可能是不同溫度對反應的影響，且T₁＞T₂

（5）常壓下，把H₂和用He稀釋的N₂分別通入一個570℃的電解池裝置（圖2），H₂和N₂便可在電極上合成氨，裝置中的電解質（圖中黑細點處）能傳導H⁺，則陰極的電極反應式為N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數(shù)中寫出；正反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動；
（2）增大壓強，平衡向體積減小的方向移動，平衡常數(shù)只受溫度的影響；
（3）在恒壓條件下，向容器中通入氦氣（He），體積增大，參加反應的氣體濃度減小，平衡逆向移動；
（4）a．增大壓強反應速率加快，平衡右移；
b．使用催化劑，不影響平衡移動，催化劑性能越大，反應速率越快；
c．升高溫度反應速率加快，平衡逆向移動．
（5）陰極發(fā)生還原反應，氮氣在陰極獲得電子，與電解質傳導的H⁺結合生成氨氣．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，正反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；增大；
（2）增大壓強，平衡向體積減小的方向移動，即向正反應方向移動，平衡常數(shù)只受溫度的影響，改變壓強，平衡常數(shù)不變，
故答案為：向正反應方向；不變；K只與溫度有關；
（3）在恒壓條件下，向容器中通入氦氣（He），體積增大，參加反應的氣體濃度減小，平衡逆向移動，則氮氣的轉化率減小，故答案為：減�。�
（4）a．增大壓強反應速率加快，平衡右移，氨氣的體積分數(shù)應增大，故a錯誤；
b．使用催化劑，不影響平衡移動，催化劑性能越大，反應速率越快，圖象正確，故b正確；
c．升高溫度反應速率加快，平衡逆向移動，氨氣的體積分數(shù)減小，故c錯誤．
故答案為：b；
（5）陰極發(fā)生還原反應，氮氣在陰極獲得電子，與電解質傳導的H⁺結合生成氨氣，陰極電極反應式為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型，涉及化學平衡的計算與影響因素、化學平衡圖象、電解原理等，題目難度中等，（4）中注意利用先拐先平數(shù)值大原則與定二議一法分析圖象．