Question

15．（1）在恒温恒容装置中进行合成氨反应（正反应为放热反应），各组分浓度-时间图象如图1．

①表示N₂浓度变化的曲线是C（ 填序号）．
②前25min 内，用H₂浓度变化表示的化学反应速率是0.12mol/（L•min）．该温度下该反应的平衡常数为0.148．
③在25min时，采取下列措施，能使N₂的转化率提高的是d（填序号）．
a．升高温度         b．加入催化剂      c．通入1molHe气    d．通入1molHCl
（2）在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是abc（填序号）．
a．气体体积不再变化，则已平衡
b．气体密度不再变化，则已平衡
c．平衡后，压缩容器，会生成更多NH₃
d．平衡后，往装置中通入一定量Ar，平衡不移动
（3）电厂烟气脱氮：主反应为：①4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（g）△H＜0
副反应为：②2NH₃（g）+8NO（g）?5N₂O（g）+3H₂O（g）△H＞0
平衡混合气中N₂与N₂O含量与温度的关系如图2所示．
请回答：在400～600K时，平衡混合气中N₂含量随温度的变化规律是随温度升高，N₂的含量降低，导致这种规律的原因是主反应为放热反应，升温使主反应的平衡左移或者副反应为吸热反应，升温使副反应的平衡右移，降低了NH₃和NO浓度，使主反应的平衡左移．

Answer 1

分析 （1）①根据图象可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知表示N₂浓度变化的曲线是C，H₂浓度变化的曲线为A，B为氨气的浓度变化曲线；
②由图可知，平衡时△c（A）=3mol/L、△c（B）=2mol/L、△c（C）=1mol/L，故△c（A）：△c（B）：△c（C）=3：2：1，故A代表氢气、B代表氨气、C代表氮气，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H₂）；由可知平衡时各组分的平衡浓度，c（H₂）=3mol/L、c（N₂）=1mol/L、c（NH₃）=2mol/L，代入平衡常数表达式计算；
③提高N₂的转化率，应使平衡正向移动，可增大压强、增大氢气的浓度等；
（2）a．正反应是体积减少的可逆反应，因此在恒温恒压下气体体积不再变化时已平衡；
b．在反应过程中质量始终不变，但容器容积是变化的，所以密度是变化的，因此气体密度不再变化说明反应达到平衡；
c．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，容器容积增加，浓度降低，平衡向逆反应方向移动；
d．平衡后，压缩容器，压强增大，平衡向正反应方向进行；
（3）根据图2中随着温度升高，氮气、N₂O的含量变化进行分析；根据温度对化学平衡影响及两个可逆反应的反应热情况进行分析．

解答 解：（1）①根据图象可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知表示N₂浓度变化的曲线是C，A浓度变化的曲线为H₂，B为氨气的浓度变化曲线，
故答案为：C；
②由图可知，平衡时△c（A）=3mol/L、△c（B）=2mol/L、△c（C）=1mol/L，故△c（A）：△c（B）：△c（C）=3：2：1，故A代表氢气、B代表氨气、C代表氮气，故v（H₂）=$\frac{3mol/L}{25min}$=0.12 mol•L^-1•min^-1，由可知平衡时各组分的平衡浓度，c（H₂）=3mol/L、c（N₂）=1mol/L、c（NH₃）=2mol/L，故平衡常数k=$\frac{{2}^{2}}{1×{3}^{3}}$=0.148，
故答案为：0.12mol/（L•min）； 0.148；
 ③a．反应为放热反应，升高温度平衡逆向进行，氮气转化率减小，故a错误；
b．加入催化剂改变反应速率不改变化学平衡，氮气转化率不变，故b错误；
c．通入1molHe气总压增大，分压不变平衡不变，氮气转化率不变，故c错误；
d．通入1molHCl和氨气反应，促进平衡正向进行，氮气转化率增大，故d正确；
故答案为：d；
（2）a．正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒压下，随反应进行体积减少，因此在恒温恒压下气体体积不再变化时已平衡，故a正确；
b．在反应过程中质量始终不变，但容器容积是变化的，所以密度是变化的，因此气体密度不再变化说明反应达到平衡，故b正确；
c．平衡后，压缩容器，压强增大，平衡向正反应方向进行，因此生成更多NH₃，故c正确；
d．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，容器容积增加，浓度降低，平衡向逆反应方向移动，故d错误，
故选：abc，
故答案为：abc；
（3）根据图象可知，在400K～600K时，平衡混合气中N₂含量随温度的升高逐渐降低；主反应为放热反应，升高温度，平衡向着逆向移动，氮气的含量减小，
故答案为：随温度升高，N₂的含量降低；主反应为放热反应，升温使主反应的平衡左移或者副反应为吸热反应，升温使副反应的平衡右移，降低了NH₃和NO浓度，使主反应的平衡左移．

点评 本题考查盖斯定律、化学平衡图象、化学平衡移动的影响因素、原电池原理的应用和电极反应书写，题目难度中等，注意对基础知识的理解掌握．