Question

14．合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義．其原理為：N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）△H=-92.4kJ/mol，據(jù)此回答以下問(wèn)題：
（1）①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律可知，對(duì)于該反應(yīng)，溫度越高，其平衡常數(shù)的值越�。�
（2）某溫度下，若把10mol N₂與30mol H₂置于體積為10L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為20%，則該溫度下反應(yīng)的K=$\frac{1}{12}$（可用分?jǐn)?shù)表示）．能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是bd（填字母）．
a．容器內(nèi)的密度保持不變
b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
c．v_正（N₂）=2v_逆（NH₃）
d．混合氣體中c（NH₃）不變
（3）對(duì)于合成氨反應(yīng)而言，下列有關(guān)圖象一定正確的是（選填序號(hào)）ac．

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)平衡常數(shù)概念和化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式，用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度后平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減��；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變分析選項(xiàng)；
（3）a．先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先達(dá)到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動(dòng)；
b．平衡時(shí)濃度不一定相等；
c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對(duì)平衡無(wú)影響．

解答 解：（1）①K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則平衡常數(shù)K減小，溫度越高，K越小，故答案為：�。�
（2）設(shè)氮?dú)庀�耗物質(zhì)的量為x
    N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開(kāi)始 1        3        0
轉(zhuǎn)化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為20%，$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，
解得：x=$\frac{1}{3}$，平衡常數(shù)K=$\frac{（{\frac{2}{3}）}^{2}}{（1-\frac{1}{3}）×（3-3×\frac{1}{3}）^{3}}$=$\frac{1}{12}$，
由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，則：
a．容器的體積、氣體的質(zhì)量始終不變，則容器內(nèi)的密度保持不變，不能判斷平衡，故a錯(cuò)誤；               
b．該反應(yīng)為反應(yīng)前后體積不等的反應(yīng)，則容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，達(dá)到平衡，故b正確；
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反應(yīng)速率不等，反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡，故c錯(cuò)誤；             
d．混合氣體中 c（NH₃）不變，為平衡的特征，達(dá)到平衡，故d正確；
故答案為：$\frac{1}{12}$；bd；
（3）a．先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先達(dá)到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動(dòng)，與圖象一致，故a正確；
b．平衡時(shí)濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉(zhuǎn)化率，圖象表示錯(cuò)誤，故b錯(cuò)誤；
c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對(duì)平衡無(wú)影響，平衡時(shí)物質(zhì)的濃度不變，與圖象一致，故c正確；
故答案為：ac．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算、影響反應(yīng)速率及平衡的因素、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，化學(xué)平衡圖象等知識(shí)，題目難度中等，注重高考常考查點(diǎn)的考查，明確化學(xué)平衡狀態(tài)特征及其影響因素為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)的概念及計(jì)算方法．