Question

氨氣是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，用途廣泛．
在微電子工業(yè)中，氨水可作刻蝕劑H₂O₂ 的清除劑，產(chǎn)物不污染環(huán)境．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₃+3H₂O₂═

N₂

+6H₂O
工業(yè)中常用以下反應(yīng)合成氨：N₂+3H₂?2NH₃△H＜0．某實驗室在三個不同條件的密閉容器中，分別加入濃度均為c（N₂）=0.100mol/L，c（H₂）=0.300mol/L進行反應(yīng)時，N₂的濃度隨時間的變化如下圖①、②、③曲線所示．

（1）該反應(yīng)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達式

c2(NH3)平衡

c(N2)平衡c3(H2)平衡

；實驗②平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為

40%

（2）據(jù)圖所示，②、③兩裝置中各有一個條件與①不同．請指出，并說明判斷的理由．
②條件：

加了催化劑

理由：

因為加入催化劑能縮短達到平衡的時間，但化學(xué)平衡不移動所以①②兩裝置達到平衡時N₂的濃度相同．

③條件：

溫度升高

理由：

該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，達到平衡的時間縮短，但平衡向逆反應(yīng)方向移動，③中到達平衡時N₂的濃度高于①

．

Answer 1

分析：根據(jù)質(zhì)量守恒定律推斷未知物；
（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時，各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
實驗②平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為α（H₂）=

△c(H2)

c起始(H2)

×100%
（2）②到達平衡的時間比①短，到達平衡時N₂的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動；
③到達平衡的時間比①短，到達平衡時N₂的濃度高于①，與①相比，平衡向逆反應(yīng)方向移動．

解答：解：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后的元素及原子守恒，則推知未知物為N₂，故答案為：N₂；
（1）該反應(yīng)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達式k=

c2(NH3)平衡

c(N2)平衡c3(H2)平衡

；
濃度變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，所以△c（H₂）=3△c（N₂）=3×（0.1-0.06 ）mol/L=0.12mol/L，
實驗②平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為α（H₂）=

△c(H2)

c起始(H2)

×100%=

0.12mol/L

0.3mol/L

×100%=40%．
故答案為：

c2(NH3)平衡

c(N2)平衡c3(H2)平衡

；40%；
（2）②到達平衡的時間比①短，到達平衡時N₂的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動，故②與①相比加了催化劑，
故答案為：加了催化劑；因為加入催化劑能縮短達到平衡的時間，但化學(xué)平衡不移動所以①②兩裝置達到平衡時N₂的濃度相同；
③到達平衡的時間比①短，到達平衡時N₂的濃度高于①，與①相比，平衡向逆反應(yīng)方向移動，故③與①相比溫度升高，
故答案為：溫度升高；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，達到平衡的時間縮短，但平衡向逆反應(yīng)方向移動，③中到達平衡時N₂的濃度高于①．

點評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)、影響因素及有關(guān)計算等，注意計算平衡常數(shù)時表達式中的濃度為平衡濃度，不是任意時刻的濃度．