Question

17．已知工業(yè)上合成氨的反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．在一體積為2L的密閉容積中，加入0.20mol的N₂和0.60mol的H₂，反應(yīng)中NH₃的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$
（2）反應(yīng)進(jìn)行到4分鐘就達(dá)到平衡．請(qǐng)計(jì)算從反應(yīng)開(kāi)始到平衡時(shí)，平均反應(yīng)速率v（NH₃）為0.025mol/（L•min）；
（3）該溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，5分鐘時(shí)，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) （填“向逆反應(yīng)方向”、“向正反應(yīng)方向”或“不”）原因是：若只把容器的體積縮小一半，各種物質(zhì)的濃度都加倍，濃度熵Q＜K，平衡向正向移動(dòng)．化學(xué)平衡常數(shù)將不變（填“增大”、“減少”或“不變”）．
（4）在第5分鐘時(shí)將容器的體積瞬間縮小一半后，若在第8分鐘時(shí)達(dá)到新的平衡（此時(shí)NH₃的濃度約為0.25mol•L^-1），請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出第5分鐘后NH₃濃度的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)平衡常數(shù)概念寫(xiě)出，用生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物濃度的冪次方乘積；
（2）分析圖象到4min氨氣的濃度增大0.10mol/L，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算得到；
（3）體積縮小一半相當(dāng)于增大體系的壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向即正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（4）在第5分鐘時(shí)將容器的體積瞬間縮小一半后，若在第8分鐘時(shí)達(dá)到新的平衡（此時(shí)NH₃的濃度約為0.25mol•L^-1），圖象起點(diǎn)標(biāo)對(duì)，拐點(diǎn)、平臺(tái)、走勢(shì)是繪制關(guān)鍵；先判斷把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，再結(jié)合平衡時(shí)的濃度作圖．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式 K=$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
故答案為：$\frac{c{\;}^{2}（NH{\;}_{3}）}{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
（2）反應(yīng)進(jìn)行到4分鐘到達(dá)平衡．請(qǐng)計(jì)算從反應(yīng)開(kāi)始到剛剛平衡，平均反應(yīng)速率v（NH₃）=$\frac{0.10mol/L}{4min}$=0.025mol/（L•min）；
故答案為：0.025mol/（L•min）；
（3）該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，把容器的體積縮小一半，增大了反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變．
故答案為：向正反應(yīng)方向；若只把容器的體積縮小一半，各種物質(zhì)的濃度都加倍，濃度熵Q＜K，平衡向正向移動(dòng)；不變；
（4）把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，氨氣的濃度變?yōu)?.20mol/L，平衡后濃度約為0.25mol/L，圖象為：，
故答案為：，

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡的影響因素，原電池電極反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，同一化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物、生成物的濃度無(wú)關(guān)，圖象分析繪制是解題關(guān)鍵，題目難度中等．