Question

【题目】一定温度下，向2L密闭容器中充入5molN2和7molH2。发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。请问答:

(1)该反应的平衡常数表达式为___________

(2)一定温度下，不能说明上述反应已达到平衡的是____________(填选项字母)。

a.NH3的生成速率和NH3的分解速率相等

b.单位时间内消耗amolN2同时生成2amolNH3

c.容器内的压强不再变化

d.容器内的密度不再变化

e.容器内H2的体积分数不再变化

(3)当该反应达到平衡时，测得c(N2)=2.0mol/L，则该温度下反应的平衡常数K=_____。

(4)若在上述平衡条件下保持温度不变，将容器扩大到原来的两倍，再次达到平衡时N2(g)的转化率_______(填“增大”、“减小”或“不变")，c(NH3)____0.5mol/L (填“>”、“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】K = bd 0.0625 L2·mol－2 减小 <

【解析】

(1)化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；

(2)可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等(同种物质)或正、逆反应速率之比等于系数之比(不同物质)，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；

(3)先计算各种物质的平衡浓度，带入平衡常数表达式，可得该反应的化学平衡常数的值；

(4)利用压强对化学平衡移动的影响分析平衡移动的方向，判断物质的平衡转化率及物质的平衡浓度大小。

(1)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数K=；

(2)a.NH3生成的速率与NH3分解的速率相等，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故a正确；

b.单位时间内消耗a mol N2，同时生成2a mol NH3，表示的都是正反应速率，无法判断正、逆反应速率是否相等，b错误；

c.该反应是反应前后气体体积不等的反应，反应在恒容密闭容器中进行，若压强不再随时间变化而变化，说明气体总物质的量不再改变，反应达到平衡状态，c正确；

d.容器内的密度不再变化，该反应两边都是气体，气体的质量不变，反应中容器的容积不变，根据ρ=可知，密度在反应过程中始终不变，不能作为判断平衡状态的依据，d错误；

e.容器内H2的体积分数不再变化，说明H2的物质的量不再随时间变化而变化，此时反应达到平衡状态，e正确；

故合理选项是bd；

(3)在2L密闭容器中进行反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反应开始时，充入5molN2和7molH2，c(N2)=5mol÷2L=2.5mol/L，c(H2)=7mol÷2L=3.5mol/L，达到平衡时，测得c(N2)=2.0mol/L，则根据物质反应转化关系可知△c(N2)=2.5mol/L-2.0mol/L=0.5mol/L，△c(H2)=1.5mol/L，△c(NH3)=1.0mol/L，因此平衡时各种物质的浓度：c(N2)=2.0mol/L，c(H2)=3.5mol/L-1.5mol/L=2.0mol/L，c(NH3)=1.0mol/L，所以该反应的化学平衡常数K= L2·mol-2=0.0625 L2·mol-2；

(4)在(3)所得平衡状态的基础上，将容器扩大到原来的两倍，c(NH3)瞬间变为原平衡的，即为0.5mol/L，此时容器内压强减小，由于该反应的正反应为气体体积减小的反应，减小压强，化学平衡向气体体积增大的逆方向移动，则反应N2的转化率减小，达到平衡时c(NH3)<0.5mol/L。