Question

17．化学反应原理在科研和工农业生产中有广泛应用．
（1）某化学兴趣小组进行工业合成氨的模拟研究，反应的方程式为N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0．在1L 密闭容器中加入0.1mol N₂和0.3mol H₂，实验①、②、③中c（N₂）随时间（t）的变化如图所示：

实验②从初始到平衡的过程中，该反应的平均反应速率v（NH₃）=0.008mol•L^-1•min^-1；与实验①相比，实验②和实验③所改变的实验条件分别为下列选项中的e、b（填字母编号）．
a．增大压强  b．减小压强
c．升高温度  d．降低温度
e．使用催化剂
（2）800K时向下列起始体积相同的密闭容器中充入2mol N₂、3mol H₂，甲容器在反应过程中保持温度压强不变，乙容器保持温度体积不变，丙容器是绝热容器保持体积不变，三容器各自建立化学平衡．

①达到平衡时，平衡常数K_甲=K_乙＞K_丙（填“＞”“＜”或“=”）．
②达到平衡时N₂的浓度c（N₂）_甲＞c（N₂）_乙，c（N₂）_乙＜c（N₂）_丙（填“＞”“＜”或“=”）．
③对甲、乙、丙三容器的描述，以下说法正确的是AC．
A．甲容器气体密度不再变化时，说明此反应已达到平衡状态
B．在乙中充入稀有气体He，化学反应速率加快
C．丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态
D．向丙容器中充入氨气，正向速率减小，逆向速率增大．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率，根据图象可知②到达平衡的时间比①短，到达平衡时N₂的浓度与①相同，化学平衡不移动，故②与①相比加了催化剂，①和③比较可知，③的速率比①小，平衡时氮气的浓度高，即平衡逆向移动，故③减小了压强；
（2）①甲乙容器温度不变，平衡常数不变，丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小；
②乙容器保持体积不变，随着反应的进行，压强减小，甲容器在反应过程中保持压强不变，故甲对于乙来说，相当于增大压强，平衡正向移动；丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行；
③A．密度=$\frac{总质量}{体积}$，总质量一定，体积可变，故甲容器气体密度不再变化时，能说明此反应已达到平衡状态；
B．在乙中充入稀有气体He，虽然压强增大，但体积不变；
C．丙容器绝热，故丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态；
D．向丙容器中充入氨气，根据氨气的浓度增大判断．

解答 解：（1）根据像可知，②在10min时达到平衡，此时氮气的浓度变化为0.04mol/L，根据方程式或知，氨气的浓度变化了0.08mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$可知v（NH₃）=$\frac{0.08mol/L}{10min}$=0.008mol•L^-1•min^-1，根据图象可知②到达平衡的时间比①短，到达平衡时N₂的浓度与①相同，化学平衡不移动，故②与①相比加了催化剂，故选e，①和③比较可知，③的速率比①小，平衡时氮气的浓度高，即平衡逆向移动，故③升减小了压强，故选b，
故答案为：0.008mol•L^-1•min^-1；e；b；
（2）①甲乙容器温度不变，平衡常数不变，丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小，故K_甲=K_乙＞K_丙；
故答案为：=，＞；
②甲容器在反应过程中保持压强不变，故容器体积减小，氮气的浓度增大；乙容器保持体积不变，随着反应的进行，压强减小；丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行，故达到平衡时N₂的浓度c（N₂）_甲＞c（N₂）_乙＜c（N₂）_丙，
故答案为：＞，＜；
③A．密度=$\frac{总质量}{体积}$，总质量一定，体积可变，故甲容器气体密度不再变化时，能说明此反应已达到平衡状态，故A正确；
B．在乙中充入稀有气体He，虽然压强增大，但体积不变，所以浓度不变，则化学反应速率不变，故B错误；
C．丙容器绝热，故丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态，故C正确；
D．向丙容器中充入氨气，氨气的浓度增大，故逆反应速率先增大，之后正向速率也增大，故D错误；
故答案为：A C．

点评 本题主要考查了物质的量或浓度随时间的变化曲线、化学平衡常数的含义、化学平衡的影响因素、化学反应速率的影响因素及有关平衡常数的判断，中等难度，侧重考查学生的综合能力．