Question

17．已知工业上合成氨的反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．在一体积为2L的密闭容积中，加入0.20mol的N₂和0.60mol的H₂，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）写出该反应平衡常数的表达式K=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$
（2）反应进行到4分钟就达到平衡．请计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v（NH₃）为0.025mol/（L•min）；
（3）该温度下反应达到平衡时，5分钟时，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向正反应方向移动 （填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）原因是：若只把容器的体积缩小一半，各种物质的浓度都加倍，浓度熵Q＜K，平衡向正向移动．化学平衡常数将不变（填“增大”、“减少”或“不变”）．
（4）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时NH₃的浓度约为0.25mol•L^-1），请在图中画出第5分钟后NH₃浓度的变化曲线．

Answer 1

分析 （1）依据平衡常数概念写出，用生成物浓度的幂次方乘积除以反应物浓度的幂次方乘积；
（2）分析图象到4min氨气的浓度增大0.10mol/L，依据化学反应速率概念计算得到；
（3）体积缩小一半相当于增大体系的压强，平衡向气体分子数减小的方向即正反应方向移动；
（4）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时NH₃的浓度约为0.25mol•L^-1），图象起点标对，拐点、平台、走势是绘制关键；先判断把容器的体积缩小一半的瞬间氨气的浓度，再结合平衡时的浓度作图．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反应平衡常数的表达式 K=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
故答案为：$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
（2）反应进行到4分钟到达平衡．请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v（NH₃）=$\frac{0.10mol/L}{4min}$=0.025mol/（L•min）；
故答案为：0.025mol/（L•min）；
（3）该反应是气体体积减小的反应，把容器的体积缩小一半，增大了反应体系的压强，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变．
故答案为：向正反应方向；若只把容器的体积缩小一半，各种物质的浓度都加倍，浓度熵Q＜K，平衡向正向移动；不变；
（4）把容器的体积缩小一半的瞬间氨气的浓度，氨气的浓度变为0.20mol/L，平衡后浓度约为0.25mol/L，图象为：，
故答案为：，

点评 本题考查了化学反应速率的定量表示方法、化学平衡常数、化学平衡的影响因素，原电池电极反应等知识点，同一化学反应中化学平衡常数只与温度有关，与反应物、生成物的浓度无关，图象分析绘制是解题关键，题目难度中等．