Question

16．500℃、20MPa時，將H₂和N₂置于一容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)．反應(yīng)過程中H₂、N₂和NH₃的物質(zhì)的量變化如圖所示，根據(jù)題意完成下列各題：
（1）500℃、20MPa時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時間段20～25min，35～40min．
（2）反應(yīng)開始到第一次平衡時，N₂的平均反應(yīng)速率為0.00375mol/（L．min）．
（3）500℃、20MPa時，據(jù)圖判斷，反應(yīng)進(jìn)行到10min至20min時曲線發(fā)生變化的原因是：使用催化劑；反應(yīng)進(jìn)行到25min時曲線發(fā)生變化的原因是：分離出NH₃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象結(jié)合反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時各物質(zhì)的量不變分析；
（2）根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算；
（3）據(jù)圖象知，平衡向正反應(yīng)方向移動，10min時是連續(xù)的，三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同，說明為使用催化劑；25分鐘，NH₃的物質(zhì)的量突然減少，而H₂、N₂的物質(zhì)的量不變，說明應(yīng)是分離出NH₃，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）因為反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時各物質(zhì)的量不變，所以根據(jù)圖象，500℃、20MPa時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時間段20～25min，35～40min，故答案為：20～25min，35～40min；
（2）由圖象可知，反應(yīng)開始到第一次平衡時，N₂的物質(zhì)的量從0.4mol減少到0.25mol，所以反應(yīng)速率v（N₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.4-0.25}{2}}{20}$=0.00375mol/（L．min），故答案為：0.00375mol/（L．min）；
（3）由圖象可知各組分物質(zhì)的量變化增加，且10min時變化是連續(xù)的，20min達(dá)平衡時，△n（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H₂）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH₃）=0.025mol×8=0.2mol，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑；
第25分鐘，NH₃的物質(zhì)的量突然減少，而H₂、N₂的物質(zhì)的量不變，說明應(yīng)是分離出NH₃；
故答案為：使用催化劑；分離出NH₃．

點評 本題考查反應(yīng)速率的計算、平衡移動以及平衡狀態(tài)的判斷，綜合性強(qiáng)，側(cè)重反應(yīng)原理的考查，注意對圖象的分析，是高考中的常見題型，試題基礎(chǔ)性強(qiáng)，題目難度中等．