Question

合成氨对农业生产及国防建设均具有重要意义。
N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g) △H = -92 kJ·mol^-1
（1）在恒温恒容密闭容器中进行的合成氨反应，下列能表示达到平衡状态的是_______
a．混合气体的压强不再发生变化
b．混合气体的密度不再发生变化
c．反应容器中N₂、NH₃的物质的量的比值不再发生变化
d．单位时间内断开a个H-H键的同时形成3 a个N-H键
e．三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
（2）在恒温恒容的密闭容器中，合成氨反应的各物质浓度变化曲线如下图所示。请回答下列问题：

① 表示N₂的浓度变化的曲线是              （选填曲线代号“A”、“B”或“C”）。
② 前25 min 内，用H₂的浓度变化表示的化学反应平均速率是               。
③在25 min 末反应刚好达到平衡，则该温度下反应的平衡常数K =           （计算结果可用分数表示）。若升高温度，该反应的平衡常数值将___  ____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）在第25 min 末，保持其它条件不变，若升高反应温度并设法保持该温度不变，在第35 min末再次达到平衡。平衡移动过程中H₂浓度变化了1.5 mol·L^-1，请你在图中画出第25 min ～ 40 min NH₃浓度变化曲线。
（4）在一定温度下，将1 mol N₂和3 mol H₂混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8 mol 。
①达平衡时，H₂的转化率α₁ = ______  ______。
②在相同条件下，若起始时只将NH₃置于该容器中，达到平衡状态时NH₃的转化率为α₂，当α₁ + α₂ =1时，则起始时n (NH₃)= ___  _____mol。

Answer 1

（1）a c （2）①C ②0.12 mol·L^-1·min^-1  ③ （或0.148、0.15）； 减小
（3）
说明：对曲线的曲率不做要求，但曲线弯的方向要考虑，这涉及到浓度对反应速率的影响问题。起点与终点要正确，达平衡的时间要一致。
（4）①60%     ② 2         

试题分析：（1）a．该反应随反应进行，气体的总的物质的量进行，压强降低，故混合气体的压强不再发生变化，说明到达平衡， a正确；b．混合气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度始终不变，错误。c．可逆反应到达平衡时，反应混合物各组分的浓度不发生变化，反应容器中N₂的物质的量浓度不再发生变化，说明到达平衡，故c正确。d．单位时间内断开a个H-H键的同时形成3a个N-H键，都表示正反应速率，不能说明到达平衡，错误。e．反应混合物平衡时的浓度之比与起始浓度及转化率有关，平衡时可能等于化学计量数之比，也可能不等于，错误。
（2）①、N₂是反应物，结合化学方程式分析，H₂的曲线变化快，而N₂的变化慢，所以表示N₂的浓度变化的曲线是C。
②、根据v=△c÷t公式计算可得，前25 min 内，用H₂的浓度变化表示的化学反应平均速率是0.12mol/(L·min) 。
③、平衡常数等于生应物的幂之积除以反应物的幂之积，故平衡常数K =4/27。反应为放热反应，升高温度，反应逆向移动，故若升高温度，该反应的平衡常数值将减小。
（3）升高反应温度，平衡逆向移动，氢气的浓度增加1.5 mol·L^－1，氨气减少1 mol·L^－1，变为1.0mol·L^－1画出曲线即可。
（4）设平衡时有x molN₂转化 
N₂（g）+3H₂（g）） 2NH₃（g）
起始物质的量：1mol      3mol                0
变化物质的量：x        3x                   2x
平衡物质的量：1-x       3-3x                  2x 
可得4-2x=2.8，得出x=0.6mol，α₁ =60%；α₁ + α₂ =1，说明这两个反应达到平衡时的状态完全相同，加入的氨气为2mol。