Question

一定温度下，向一2L的恒容密闭容器内加入0.2molN₂和0.6mol H₂，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．反应中NH₃的物质的量浓度的变化的情况如图所示：
（1）根据图，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v（NH₃）=______．
（2）反应达到平衡后，第5分钟时，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______（选填字母编号）．
a．0.20mol?L^-1    b．0.16mol?L^-1    c．0.10mol?L^-1   d．0.05mol?L^-1
（3）该反应的化学平衡常数表达式为______．反应达到平衡后，若保持其它条件不变，只把容器的体积缩小一半，平衡______移动（填“正向”、“逆向”或“不”），化学平衡常数K______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）第5分钟时把容器的体积缩小一半后，若在第8分钟达到新的平衡，请在上图中画出从第5分钟开始变化直至到达新平衡时NH₃浓度的变化曲线．
（5）将氨气通入盛有CaSO₄悬浊液的沉淀池中，再通入适量的CO₂，过滤后即可得到（NH₄）₂SO₄由此可知Ksp（CaSO₄）______Ksp（CaCO₃）

Answer 1

【答案】分析：（1）由图可知4min时，反应到达平衡，氨气的浓度变化量为0.1mol/L，根据v=计算v（NH₃）；
（2）利用极限法进行解答，改变温度，若平衡向正反应移动，根据氮气计算氨气浓度的极大值，若平衡向逆反应移动，氨完全分解，为极小值，氨气的浓度介于极小值与极大值之间，注意改变温度平衡一定移动，不可能为0.1mol/L；
（3）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
体积缩小，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动；
平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，与压强、浓度无关；
（4）第5分钟时把容器的体积缩小一半后，压强增大，平衡向正反应移动，作图时注意5第分钟瞬间，氨气的浓度变为原来的2倍，然后再增大到约为0.25mol?L^-1；
（5）氨气在溶液中与二氧化碳反应生成碳酸铵，过滤可得（NH₄）₂SO₄，沉淀为CaCO₃，说明CaCO₃更难溶，CaSO₄与CaCO₃的构成类型相同为AB型，相同类型溶解度越小，溶度积越小．
解答：解：（1）由图可知4min时，反应到达平衡，氨气浓度变化为0.1mol/L，故v（NH₃）==0.025mol/（L?min），
故答案为：0.025mol/（L?min）；
（2）若降低温度，平衡向正反应移动，氮气完全反应时氨气浓度的浓度为极大值，由方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，氨气浓度极大值为×2=0.2mol/L，若升高温度，平衡向逆反应移动，氨完全分解，为极小值0，氨气浓度介于0到0.2mol/L之间，故不可能为0.2mol/L，由于改变温度平衡一定移动，不可能为0.1mol/L，
故选ac；
（3）可逆反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常数k=．体积缩小，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应移动．平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，与压强、浓度无关，
故答案为：，正向，不变；
（4）第5分钟时把容器的体积缩小一半后，压强增大，平衡向正反应移动，作图注意5第分钟瞬间，氨气的浓度变为原来的2倍，然后再增大到约为0.25mol?L^-1，故图象为：，
故答案为：；
（5）氨气在溶液中与二氧化碳反应生成碳酸铵，过滤可得（NH₄）₂SO₄，沉淀为CaCO₃，说明CaCO₃更难溶，CaSO₄与CaCO₃的构成类型相同为AB型，相同类型溶解度越小，溶度积越小，故Ksp（CaSO₄）＞Ksp（CaCO₃），
故答案为：＞．
点评：考查化学反应速率的计算、化学平衡常数、影响平衡移动的因素、平衡图象与有关计算等，难度中等，（2）中氨气浓度为易错点，容易考虑极值，忽略温度变化平衡的移动氨气的浓度一定变化．