Question

氨是氮循环中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol．恒温下，往一个4L的密闭容器中充人2molN₂和5.2molH₂，反应过程中对NH₃的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：

时间/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/mol?L-1	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

①5min内，消耗H₂的平均反应速率为   
②N₂的平衡转化率   
③计算此条件下该反应的化学平衡常数K=    ．
④若维持容器体积不变，只升高温度化学平衡常数值    （填变大、变小、不变），正反应速率    （填变大、变小、不变）．
⑤若温度维持不变，只将容器体积由4L变为2L，达新平衡时N₂的平衡浓度    0.4mol?L^-1（填大于、小于、等于）
⑥若维持容器体积不变，充入He使之压强增大一倍，正反应速率    （填变大、变小、不变），若维持压强不变，充入He，则平衡移动方向为    （填正移、逆移、不移）

Answer 1

【答案】分析：①5min内氨气的浓度变化量为0.08mol/L，根据v=计算v（NH₃），利用速率之比化学计量数之比计算v（H₂）；
②由表中数据可知，20min时反应达平衡状态，根据氨气的平衡浓度计算△n（NH₃），利用物质的量变化量之比等于化学计量数之比计算△n（N₂），再根据转化率定义计算；
③由表中数据可知，20min时反应达平衡状态，根据氨气的平衡浓度利用三段式计算其它组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
④该反应正反应是放热反应，升高温度，正逆反应速率都增大，但逆反应速率增大更多，平衡向逆反应移动，平衡常数减小；
⑤根据②中计算可知，氮气的平衡浓度，温度维持不变，只将容器体积由4L变为2L，假定平衡不移动，N₂的浓度为原平衡的2倍，实际压强增大，平衡向正反应方向移动，到达新平衡时N₂的浓度小于原平衡的2倍，据此判断；
⑥维持容器体积不变，充入He使之压强增大一倍，反应混合物各组分的浓度不变，反应速率不变．若维持压强不变，充入He，体积增大，等效为降低压强，平衡向体积增大的方向移动．
解答：解：①5min内氨气的浓度变化量为0.08mol/L，故v（NH₃）==0.016mol/（L?min），速率之比化学计量数之比，所以v（H₂）=v（NH₃）=×0.016mol/（L?min）=0.024mol/（L?min），故答案为：0.024mol/（L?min）；
②由表中数据可知，20min时反应达平衡状态，氨气的平衡浓度为0.2mol/L，故△n（NH₃）=4L×0.2mol/L=0.8mol，物质的量变化量之比等于化学计量数之比，所以△n（N₂）=×0.8mol=0.4mol，氮气的转化率为×100%=20%，
故答案为：20%；
③由表中数据可知，20min时反应达平衡状态，氨气的平衡浓度为0.2mol/L，则：
              N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol/L）：0.5     1.3       0
变化（mol/L）：0.1     0.3       0.2
平衡（mol/L）：0.4     1         0.2
该温度下该反应的化学平衡常数k==0.1，
故答案为：0.1；
④该反应正反应是放热反应，升高温度，正逆反应速率都增大，但逆反应速率增大更多，平衡向逆反应移动，平衡常数减小，故答案为：变小，变大；
⑤根据②中计算可知，氮气的平衡浓度为0.4mol/L，温度维持不变，只将容器体积由4L变为2L，假定平衡不移动，N₂的浓度为原平衡的2倍，实际压强增大，平衡向正反应方向移动，到达新平衡时N₂的浓度小于原平衡的2倍，故0.4mol/L＜c（N₂）＜0.8mol/L，故答案为：大于；
⑥维持容器体积不变，充入He使之压强增大一倍，反应混合物各组分的浓度不变，反应速率不变．
若维持压强不变，充入He，体积增大，等效为降低压强，平衡向体积增大的方向移动，即向逆反应移动，
故答案为：不变，逆移．
点评：本题考查化学平衡的有关计算，难度中等，是对基础知识的综合运用，注意三段式解题法的利用．