Question

3．在恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下：

T/K	298	398	498
平衡常數(shù)K/L2•mol-2	4.1×106	K1	K2

（1）K₁＞K₂（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）下列各項(xiàng)可說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是ce
a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃濃度比為1：3：2     b．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變                 d．混合氣體密度保持不變
e．混合氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變
（3）某溫度下，在1L恒溫恒容容器中充入1mol N₂和3mol H₂進(jìn)行上述反應(yīng)，10min達(dá)平衡，此時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的$\frac{7}{8}$．
①該過(guò)程的平均反應(yīng)速率v（NH₃）=0.05mol•L^-1•min^-1
②N₂的平衡轉(zhuǎn)化率為25%．

Answer 1

分析 （1）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減��；
（2）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說(shuō)明到達(dá)平衡；
（3）在1L恒溫恒容容器中充入1mol N₂和3mol H₂，10min達(dá)平衡，
           N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3        0
轉(zhuǎn)化量（mol）：x      3x       2x
平衡量（mol）：1-x    3-3x     2x
壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，列方程計(jì)算x的值，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NH₃），氮?dú)廪D(zhuǎn)化率=$\frac{消耗氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量}{氮?dú)馄鹗嘉镔|(zhì)的量}$×100%．

解答 解：（1）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故平衡常數(shù)K₁＞K₂，
故答案為：＞；
（2）a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃濃度比與起始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時(shí)不一定等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故a錯(cuò)誤；
b．平衡時(shí)不同物質(zhì)表示的正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，應(yīng)是3v（N₂）_正=v（H₂）_逆時(shí)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體物質(zhì)的量變化，容器內(nèi)壓強(qiáng)發(fā)生變化，壓強(qiáng)保持不變說(shuō)明到達(dá)平衡，故c正確；
d．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體密度始終保持不變，故d錯(cuò)誤；
e．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體物質(zhì)的量變化，則平均摩爾質(zhì)量變化，若混合氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變，說(shuō)明到達(dá)平衡，故e正確，
故選：ce；
（3）在1L恒溫恒容容器中充入1mol N₂和3mol H₂，10min達(dá)平衡，
           N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3         0
轉(zhuǎn)化量（mol）：x      3x        2x
平衡量（mol）：1-x    3-3x      2x
壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則$\frac{4-2x}{4}$=$\frac{7}{8}$，解得x=0.25，
①v（NH₃）=$\frac{\frac{0.5mol}{1L}}{10min}$=0.05mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.05mol•L^-1•min^-1；
②氮?dú)廪D(zhuǎn)化率=$\frac{0.25mol}{1mol}$×100%=25%，故答案為：25%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算，難度不大，注意三段式解題法在化學(xué)平衡計(jì)算中應(yīng)用．