Question

18．研究氮机器化合物对化工生产有重要意义．
工业合成氨的原理为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．如图表示在2L的恒容密闭容器中反应时N₂的物质的量随时间的变化．
（1）图中0～10min内，用H₂表示该反应的平均反应速率为0.045•L^-1•min^-1，从11min其其他条件不变，压缩容器的体积至1L，则n（N₂）的变化曲线为d（填字母）；
（2）下表为不同温度下（其他条件相同）该反应的平衡常数，由此可推知，三种温度下，反应从开始至达到平衡时所需时间最长的是T₁（填“T₁”“T₂”或“T₃”）

T/℃	T1	T2	T3
K	10	2.5	1.8

（3）假设在温度为T₁℃时，向该密闭容器中同时加入H₂，N₂，NH₃，使c（H₂）=0.1mol•L^-1，c（N₂）=x mol•L^-1，c（NH₃）=0.1mol•L^-1，若要使平衡建立过程中NH₃的浓度逐渐减小，则x的取值范围是0≤x＜1．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂），再利用反应速率之比等于其化学计量数之比计算v（H₂）；
11min压缩体积，瞬间各组分的物质的量不变，而压强增大，平衡向正反应移动，平衡时氮气的物质的量小于原平衡；
（2）正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，据此判断温度高低，温度越低，反应速率越慢，到达平衡时间越长；
（3）根据平衡常数计算平衡时氮气的浓度，若要使平衡建立过程中NH₃的浓度逐渐减小，即平衡向逆反应分析进行，则氮气的浓度应小于平衡浓度．

解答 解：（1）由图2可知，0～10min内氮气的物质的量变化量为0.6mol-0.3mol=0.3mol，v（N₂）=$\frac{\frac{0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/（L•min），由于反应速率之比等于化学计量数之比，故v（H₂）=3v（N₂）=3×0.015mol/（L•min）=0.045mol/（L•min）；
11min压缩体积，瞬间各组分的物质的量不变，压强增大，平衡向正反应移动，平衡时氮气的物质的量小于原平衡，故n（N₂）的变化曲线为d，
故答案为：0.045；d；
（2）正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故温度T₁＜T₂＜T₃，温度越低，反应速率越慢，到达平衡时间越长，即温度T₁达到平衡时间最长，
故答案为：T₁；
（3）若处于平衡时，由平衡常数可知：$\frac{0．{1}^{2}}{x×0．{1}^{3}}$=10，解得x=1，若要使平衡建立过程中NH₃的浓度逐渐减小，即平衡向逆反应分析进行，则氮气的浓度应小于1mol/L，即0≤x＜1，
故答案为：0≤x＜1．

点评 本题考查物质的量随时间变化曲线、化学反应速率计算、外界条件对平衡移动影响、平衡常数影响因素及应用，题目难度中等，注重对常考知识点的考查，能较好的体现学生分析解答问题的能力．