Question

在一容积为2L的密闭容器中，加入0.2mol的N₂和0.6mol的H₂，在一定条件下发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如下图所示，请回答下列问题：
（1）根据上图，计算从反应开始到平衡时，氢气的平均反应速率v（H₂）为

0.0375mol/（L．min）

．
（2）该反应达到平衡时N₂的转化率

50%

．
（3）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH₃的物质的量浓度不可能为

a

．（填序号）
a．0.20mol?L^-1 b．0.12mol?L^-1 c．0.10mol?L^-1  d．0.08mol?L^-1
（4）请写出该反应的平衡常数表达式

K=

c2(NH3)

c(N2)×c3(H2)

，若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁

＞

K₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
（5）在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡（此时NH₃的浓度约为0.25mol?L^-1），请在上图中画出第5分钟末到此平衡时NH₃浓度的变化曲线．

Answer 1

分析：（1）由图可知，达到平衡时氨气增加0.10mol/L，先计算其反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的速率；
（2）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，生成氨气0.2mol时参加反应的氮气为0.1mol，以此计算转化率；
（3）△H＜0，该反应为放热反应，升高温度逆向移动，其浓度减小，降低温度，正向移动，浓度增大，但反应物不能完全反应；
（4）平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，该反应为放热反应，温度越大，平衡常数越小；
（5）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大，平衡正向移动，氨气的浓度增大，在第8分钟末达到新的平衡时NH₃的浓度约为0.25mol?L^-1．

解答：解：（1）由图可知，达到平衡时氨气增加0.10mol/L，其反应速率为

0.10mol/L

4min

=0.025mol/（L．min），
由利用反应速率之比等于化学计量数之比，则氢气的速率为

3

2

×0.025mol/（L．min）=0.0375mol/（L．min），
故答案为：0.0375mol/（L．min）；
（2）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，生成氨气0.2mol时参加反应的氮气为0.1mol，所以氮气的转化率为

0.1mol

0.2mol

×100%=50%，
故答案为：50%；
（3）△H＜0，该反应为放热反应，升高温度逆向移动，其浓度减小，降低温度，正向移动，浓度增大，但反应物不能完全反应，
所以0＜c（NH₃）＜0.2mol/L，即NH₃的物质的量浓度不可能为0.2mol/L，故答案为：a；
（4）平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则K=

c2(NH3)

c(N2)×c3(H2)

，该反应为放热反应，温度越大，平衡常数越小，
反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K₁、K₂，所以K₁＞K₂，故答案为：K=

c2(NH3)

c(N2)×c3(H2)

；＞；
（5）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大，平衡正向移动，氨气的浓度增大，在第8分钟末达到新的平衡时NH₃的浓度约为0.25mol?L^-1，
则图象为，故答案为：．

点评：本题考查化学平衡的计算，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．