Question

14．室溫下，在一個(gè)容積為1L的密閉容器中，充入1molN₂和3molH₂，發(fā)生如下反應(yīng)：N₂+3H₂?2NH₃，5min后到達(dá)平衡，平衡后混合氣體的壓強(qiáng)為起始壓強(qiáng)的3/4，此時(shí)放出的熱量為42KJ，則：
（1）平衡時(shí)N₂的物質(zhì)的量為0.5mol
（2）5min內(nèi)用H₂表示的反應(yīng)速率為0.3mol/（L．min）
（3）若向該1L密閉容器中再充入1molN₂，則H₂的轉(zhuǎn)化率變大（填變大、變小或不變）
（4）寫出N₂和H₂反應(yīng)生成NH₃的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-84KJ/mol
（5）寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．

Answer 1

分析 設(shè)達(dá)平衡時(shí)N₂的轉(zhuǎn)化量為xmol，根據(jù)三段式可知：
            N₂ +3H₂ ?2NH₃
初始（mol）    1      3       0
△n（mol）    x      3x      2x
平衡（mol） （1-x）  （3-3x）   2x
平衡后混合氣體的壓強(qiáng)為起始壓強(qiáng)的3/4，可解得x．
然后根據(jù)此時(shí)放出的熱量為42KJ，能求出反應(yīng)熱．
（1）根據(jù)三段式可解得；
（2）根據(jù)反應(yīng)速率v=$\frac{\frac{△c}{V}}{△t}$來計(jì)算；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化了的}{原來的}×100%$來分析計(jì)算；
（4）根據(jù)此時(shí)放出的熱量為42KJ，能求出反應(yīng)的反應(yīng)熱，然后根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法來完成；
（5）化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物的平衡濃度的冪之積}{反應(yīng)物平衡濃度的冪之積}$．

解答 解：設(shè)達(dá)平衡時(shí)N₂的轉(zhuǎn)化量為xmol，根據(jù)三段式可知：
            N₂ +3H₂ ?2NH₃
初始（mol）    1      3       0
△n（mol）    x      3x      2x
平衡（mol） （1-x）  （3-3x）   2x
平衡后混合氣體的壓強(qiáng)為起始壓強(qiáng)的3/4，有：$\frac{（1-x）+（3-3x）+2x}{4}$=$\frac{3}{4}$
解得x=0.5mol．
由于當(dāng)生成0.5mol氮?dú)夥懦龅臒崃繛?2KJ，故當(dāng)反應(yīng)掉1mol氮?dú)鈺r(shí)，放出的熱量為84KJ，即反應(yīng)熱△H=-84KJ/mol．
（1）根據(jù)三段式可解得平衡時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量n=1mol-0.5mol=0.5mol，故答案為：0.5；
（2）5min內(nèi)用H₂表示的反應(yīng)速率為V（H₂）=$\frac{\frac{△c}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1.5mol}{1L}}{5min}$=0.3mol/（L•min），故答案為：0.3；
（3）向該1L密閉容器中再充入1molN₂，則平衡右移，消耗掉的氫氣的量變多，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化了的}{原來的}×100%$可知，氫氣的轉(zhuǎn)化率變大，故答案為：變大；
（4）由于當(dāng)生成0.5mol氮?dú)夥懦龅臒崃繛?2KJ，故當(dāng)反應(yīng)掉1mol氮?dú)鈺r(shí)，放出的熱量為84KJ，即反應(yīng)熱△H=-84KJ/mol，N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-84KJ/mol，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-84KJ/mol；
（5）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物的平衡濃度的冪之積}{反應(yīng)物平衡濃度的冪之積}$可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，故答案為：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡三段式計(jì)算應(yīng)用，主要是反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率計(jì)算分析，注意氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，題目較簡單．