Question

2．在一容积为2L的密闭容器中，加入一定量的N₂和H₂，在一定条件下发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃△H＜0，反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：
①该反应的平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②该反应400℃时的平衡常数＞（填“＞”“＜”或“=”）500℃时的平衡常数．
③下列描述中能说明上述反应已达化学平衡的是：BD．
A.3V_正（H₂）=2V_逆（NH₃）
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
④根据图计算从反应开始到第一次平衡时，平均反应速率V（N₂）=0.01mol•L^-1•min^-1
⑤由第一次平衡到第二次平衡，平衡的移动方向是正向移动，采取的措施可能是增大压强（压缩体积）．

Answer 1

分析 ①平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值；
②正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数减小；
③达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、含量不变；
④由图可知，达到平衡时氨气增加0.10mol/L，先根据反应速率公式计算氨气的反应速率，再根据同一化学反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氮气的反应速率；
⑤由第一次平衡到第二次平衡，氨气浓度增大，且平衡正向移动．

解答 解：①对于N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃，平衡常数为K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数减小，则该反应400℃时的平衡常数大于500℃时的平衡常数，故答案为：＞；
③A.3V_正（H₂）=2V_逆（NH₃），正逆反应速率不等，反应速率应等于计量数之比，故A错误；
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，可说明气体的物质的量不变，可说明达到平衡状态，故B正确；
C．由于气体的质量以及体积不变，则无论是否达到平衡状态，容器中气体的密度都不随时间而变化，故C错误；
D．反应前后气体的物质的量不同，容器中气体的分子总数不随时间而变化，可说明达到平衡状态，故D正确．
故答案为：BD；
④由图可知，达到平衡时氨气增加0.10mol/L，其反应速率=$\frac{0.10mol/L}{5min}$=0.02 mol•L^-1•min^-1，同一化学反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以氮气的反应速率是氨气的一半，为0.01 mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.01mol•L^-1•min^-1；
⑤由第一次平衡到第二次平衡，氨气浓度增大，且平衡正向移动，可为增大压强所致，故答案为：正向移动；增大压强（压缩体积）．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，侧重考查学生的分析能力和计算能力的考查，明确反应速率计算、平衡的影响因素及图象的分析试剂解答本题的关键，题目难度中等．