Question

10．一定条件下，反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）在10L的密闭容器中进行，
（1）测得2min内，N₂的物质的量由20mol减小到8mol，则2min内H₂的反应速率为1.8mol/（L•min）．
（2）当该反应达到化学平衡时，则其平衡常数表达式为$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c（{N}_{2}）c}^{3}（{H}_{2}）}$，如果此时向容器中增加氮气，那么氢气的转化率会增大 （填增大或降低）．
（3）生成物氨气能与水反应，生成的一水合氨属于弱电解质（填强电解质或弱电解质）．
（4）在含有酚酞的0.1mol/L氨水中加少量的NH₄Cl晶体，则溶液颜色C（填字母）．
A．变蓝色       B．变深     C．变浅     D．不变
（5）工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g），反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数（NH₃的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为$\frac{4}{7}$．求（写出计算过程）
①该条件下N₂的平衡转化率；
②该条件下反应2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常数．

Answer 1

分析 （1）化学反应速率v=$\frac{△c}{△t}$，计算氮气的反应速率，结合化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算氢气的反应速率；
（2）化学平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，两种反应物增大一种会提高另一种的转化率；
（3）一水合氨在水溶液中部分电离；
（4）从加入少量的NH₄Cl晶体后氨水的电离平衡移动方向进行判断；
（5）令参加反应的氮气的物质的量为nmol，根据三段式用n表示出各组分的物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量．在根据NH₃的物质的量分数，列方程计算n的值；
①根据转化率的定义计算该条件下N₂的平衡转化率；
②平衡常数指生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比值，平衡常数k=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$．相同温度下，同一可逆反应的正逆平衡常数互为倒数关系．

解答 解：（1）测得2min内，N₂的物质的量由20mol减小到8mol，V（N₂）=$\frac{\frac{（20-8）mol}{10L}}{2min}$=0.6mol/L′min，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，则2min内H₂的反应速率V（H₂）=3V（N₂）=1.8mol/（L•min），
故答案为：1.8mol/（L•min）；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c（{N}_{2}）c}^{3}（{H}_{2}）}$，如果此时向容器中增加氮气，那么氢气的转化率会增大，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c（{N}_{2}）c}^{3}（{H}_{2}）}$，增大；
（3）生成物氨气能与水反应，生成的一水合氨在水溶液中部分电离属于弱电解质，
故答案为：弱电解质；
（4）因氨水电离生成氢氧根离子，则酚酞遇碱变红，当加入少量的NH₄Cl晶体后，NH₄⁺离子浓度增大，根据同离子效应，加入NH₄Cl后，氨水的电离平衡向逆方向移动，抑制氨水电离，从而c（OH^-）变小，颜色变浅，
故答案为：C；    
（5）对于反应   N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
   开始（mol）：0.6     1.6        0
  变化（mol）：n     3n        2n
平衡（mol）：0.6-n     1.6-3n     2n
所以$\frac{2n}{（0.6-n）+（1.6-3n）+2n}$=$\frac{4}{7}$，解得n=0.4，
①由三段式解题法计算可知，平衡时参加反应的氮气的物质的量为0.4mol，
起始时，氮气的物质的量为0.6mol，
所以该条件下N₂的平衡转化率为$\frac{0.4mol}{0.6mol}$×100%=66.7%，
答：该条件下N_2的平衡转化率：66.7%；
②由三段式解题法计算可知，平衡时，c（N₂）=$\frac{（0.6-0.4）mol}{2L}$=0.1mol/l；c（H₂）=$\frac{（1.6-3×0.4）mol}{2L}$=0.2mol/l； c（NH₃）=$\frac{2×0.4mol}{2L}$=0.4mol/l．
所以该条件下反应2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常数k=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{0．{2}^{3}×0.1}{0．{4}^{2}}$=0.005，
答：该条件下反应2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常数为0.005．

点评 本题考查平衡移动与计算、平衡常数等，难度中等，注意三段式解题法的利用，掌握基础是解题关键．