Question

8．化學(xué)反應(yīng)原理在科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用．
（1）某化學(xué)興趣小組進(jìn)行工業(yè)合成氨的模擬研究，反應(yīng)的方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．在l L密閉容器中加入0.1 mol N₂和0.3mol H₂，實(shí)驗(yàn)①、②、③中c（N₂）隨時(shí)間（t）的變化如圖1所示：實(shí)驗(yàn)②從初始到平衡的過程中，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v（NH₃）=0.008mol•L^-1•min^-1；與實(shí)驗(yàn)①相比，實(shí)驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)③所改變的實(shí)驗(yàn)條件分別為下列選項(xiàng)中的E、C（填字母編號(hào)）．
A．增大壓強(qiáng)      B．減小壓強(qiáng)       C．升高溫度
D．降低溫度       E．使用催化劑
（2）已知NO₂與N₂O₄可以相互轉(zhuǎn)化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）．
①T℃時(shí)，將0.40 mol NO₂氣體充入容積為2L的密閉容器中，達(dá)到平衡后，測(cè)得容器中c（N₂O₄）=0.05 mol/L，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5L•mol^-1；
②已知N₂O₄在較高溫度下難以穩(wěn)定存在，易轉(zhuǎn)化為NO₂，若升高溫度，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K將減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③向絕熱密閉容器中通入一定量的NO₂，某時(shí)間段內(nèi)正反應(yīng)速率隨時(shí)問的變化如圖2所示．下列說法正確的是C（填字母編號(hào)）
A．反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)
B．反應(yīng)物濃度：a點(diǎn)小于b點(diǎn)
C．△t₁=△t₂時(shí)，NO₂的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于 b～c段
（3）25℃時(shí)，將a mol/L的氨水與b mol/L鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液恰好顯中性，則a＞b． （填“＞”、“＜”或“=”）；用a、b表示NH₃H₂O的電離平衡常數(shù)K_b=$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算反應(yīng)速率，根據(jù)圖象可知②到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，到達(dá)平衡時(shí)N₂的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動(dòng)，故②與①相比加了催化劑，①和③比較可知，③的速率比①大，平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛雀撸�即平衡逆向移�?dòng)，故③應(yīng)為升高溫度；
（2）①根據(jù)反應(yīng)方程式，利用平衡常數(shù)的定義計(jì)算；
②根據(jù)溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響判斷；
③向絕熱密閉容器中通入一定量的NO₂，根據(jù)圖象可知，反應(yīng)開始反應(yīng)物濃度最大，但反應(yīng)速率逐漸增大，據(jù)此判斷；
（3）當(dāng)a=b時(shí)，amol/L的氨水與b mol/L鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液呈酸性，若溶液顯中性，則酸的量要減少，故a＞b，根據(jù)氨水的電離平衡常數(shù)的定義可計(jì)算電離平衡常數(shù)．

解答 解：（1）根據(jù)像可知，②在10min時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)氮?dú)獾臐舛茸兓癁?.04mol/L，根據(jù)方程式或知，氨氣的濃度變化了0.08mol/L，
則：v（NH₃）=$\frac{0.08mol/L}{10min}$=0.008mol•L^-1•min^-1；
根據(jù)圖象可知②到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，到達(dá)平衡時(shí)N₂的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動(dòng)，故②與①相比加了催化劑，故E正確；①和③比較可知，③的速率比①大，平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛雀撸�即平衡逆向移�?dòng)，故③升高溫度，故C正確，
故答案為：0.008 mol•L^-1•min^-1；E； C；
（2）①2NO₂（g）N₂O₄（g）
起始時(shí)  0.2mol•L^-1 0
轉(zhuǎn)化    0.1mol•L^-1    0.05mol•L^-1
平衡時(shí) 0.1mol•L^-1  0.05mol•L^-1
故平衡常數(shù)K=$\frac{c（N{{\;}_{2}O}_{4}）}{c（N{O}_{2}）^{2}}$=$\frac{0.05}{0．{1}^{2}}$L•mol^-1=5L•mol^-1，
故答案為：5 L•mol^-1；
②溫度升高，此平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，K值減小，
故答案為：減小；
③反應(yīng)開始反應(yīng)物濃度最大，但反應(yīng)速率逐漸增大，說明反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
A．c點(diǎn)反應(yīng)速率最大，但沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)繼續(xù)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，c點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)化率不是最大，錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸降低，故B錯(cuò)誤；
C、隨反應(yīng)的進(jìn)行，體系是的溫度越來越高，反應(yīng)速率逐漸增大，當(dāng)時(shí)間相同時(shí)，轉(zhuǎn)化率逐漸增大，正確，
故答案為：C；
（3）當(dāng)a=b時(shí)，amol•L^-1的氨水與b mol•L^一1鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液呈酸性，若溶液顯中性，則酸的量要減少，故a＞b．
反應(yīng)后溶液顯中性，溶液中c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根據(jù)電荷守恒溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=b/2mol/L，反應(yīng)前c（NH₃•H₂O）=a/2mol/L，
則反應(yīng)后一水合氨的濃度為：c（NH₃•H₂O）=（a/2-b/2）mol/L，所以氨水的電離平衡常數(shù)為：K=$\frac{c（N{H}_{4}{\;}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$═$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$mol/L，
故答案為：＞；$\frac{b×1{0}^{-7}}{a-b}$mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高考常見題型，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，題目涉及物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線、化學(xué)平衡常數(shù)的含義、化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素及有關(guān)平衡常數(shù)的計(jì)算，中等難度．