Question

17．關(guān)于平衡常數(shù)表達(dá)及影響因素的易混易錯(cuò)題組
運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義．
（1）一定的條件下，合成氨反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．圖1表示在此反應(yīng)過程中的能量的變化，圖2表示在2L的密閉容器中反應(yīng)時(shí)N₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線．圖3表示在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對(duì)此反應(yīng)平衡的影響．

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，升高溫度，平衡常數(shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”或“不變”）．
②由圖2分析，從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積為1L，則n（N₂）的變化曲線為d（填“a”或“b”或“c”或“d”）
③圖3a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是c點(diǎn)，溫度T₁＜T₂（填“＞”或“=”或“＜”）
（2）研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時(shí)，涉及如下反應(yīng)：2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）   K₁△H＜0  （Ⅰ）2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）   K₂△H＜0  （Ⅱ）
①4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}$（用K₁、K₂表示）．
②為研究不同條件對(duì)反應(yīng)（Ⅱ）的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min時(shí)反應(yīng)（Ⅱ）達(dá)到平衡．測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，則平衡后NO的轉(zhuǎn)化率а₁=75%．其它條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進(jìn)行，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率а₂＞а₁（填“＞”“＜”或“=”），平衡常數(shù)K₂不變（填“增大”“減小”或“不變”．
（3）25℃時(shí)，反應(yīng)2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）的平衡常數(shù)K=2.96×10^-92．在一個(gè)體積可變的密閉容器中（起始時(shí)容器體積為1L）充入一定量CO₂、CO、O₂的混合氣體，要使容器中的反應(yīng)開始時(shí)向CO₂分解的方向進(jìn)行，起始時(shí)三種氣體的物質(zhì)的量濃度應(yīng)滿足的關(guān)系是$\frac{{c}^{2}（CO）•c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）}$＜2.96×10^-92．當(dāng)該反應(yīng)在25℃時(shí)達(dá)到平衡后，其他條件不變時(shí)，升高溫度或增加容器的壓強(qiáng)，均能使該平衡發(fā)生移動(dòng)，②請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)中作出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度（T）、壓強(qiáng)（p）變化的示意圖（圖4）．通過以上題目，請(qǐng)歸納書寫平衡常數(shù)表達(dá)式的注意事項(xiàng)有哪些化學(xué)平衡時(shí)的反應(yīng)和生成物的濃度冪之積之比．

Answer 1

分析 （1）①由圖象1分析，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念分析寫出表達(dá)式；
②依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算得到，縮體積，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，改變瞬間n（N₂）不變，達(dá)平衡是n（N₂）減小；
③圖3表示平衡時(shí)氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關(guān)系，曲線上各點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，達(dá)平衡后，增大氫氣用量，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時(shí)，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故溫度T₁＜T₂，據(jù)此解答；
（2）①依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念，結(jié)合反應(yīng)化學(xué)方程式書寫平衡常數(shù)，結(jié)合平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算得到平衡常數(shù)關(guān)系；
②依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算，依據(jù)反應(yīng)速率概念計(jì)算V=$\frac{△c}{△t}$、轉(zhuǎn)化率概念的計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進(jìn)行，隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體體積減小，為保持恒壓所以容器體積減小，壓強(qiáng)比恒容容器大，平衡正向進(jìn)行，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α₂ 增大；平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度、壓強(qiáng)變化，若要使K₂減小，平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，依據(jù)平衡移動(dòng)原理應(yīng)升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（3）要使反應(yīng)向正反應(yīng)方程進(jìn)行，則濃度商應(yīng)小于平衡常數(shù)；由于一氧化碳燃燒的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）為吸熱反應(yīng)，平衡常數(shù)只受溫度影響，根據(jù)溫度和壓強(qiáng)對(duì)平衡常數(shù)的影響畫圖，平衡常數(shù)表達(dá)式是化學(xué)平衡時(shí)生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積．

解答 解：（1）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，圖象1分析可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物能量，溫度升高平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；減��；
②從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積為1L，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，瞬間氮?dú)馕镔|(zhì)的量不變，隨平衡正向進(jìn)行，氮?dú)馕镔|(zhì)的量減小，則n（N₂）的變化曲線
d符合；故答案為：d；
③圖3表示平衡時(shí)氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關(guān)系，曲線上各點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，故a、b、c都處于平衡狀態(tài)，達(dá)平衡后，增大氫氣用量，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，故a、b、c三點(diǎn)中，c的氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率最高；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時(shí)，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故溫度T₁＜T₂，溫度越高化學(xué)平衡越低，故K₁＞K₂；
故答案為：c；＜；
（2）①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），△H₁＜0 （Ⅰ），平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（ClNO）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$，
②2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），△H₂＜0 （Ⅱ），平衡常數(shù)K₂ =$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）•c（C{l}_{2}）}$，
③4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{l}_{2}）•{c}^{2}（NO）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）}$，計(jì)算得到K=$\frac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}$，
故答案為：$\frac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}$；
②在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min時(shí)反應(yīng)（Ⅱ）達(dá)到平衡，測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，物質(zhì)的量為7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，
             2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
起始量（mol） 0.2      0.1        0
變化量（mol） 0.15     0.075    0.15
平衡量（mol） 0.05     0.025    0.15
NO的轉(zhuǎn)化率α₁=$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%；
其他條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進(jìn)行，隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體體積減小，為保持恒壓所以容器體積減小，壓強(qiáng)比恒容容器大，平衡正向進(jìn)行，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α₂ 增大；平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度、壓強(qiáng)變化，若要使K₂減小，平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，依據(jù)平衡移動(dòng)原理應(yīng)升高溫度，平衡逆向進(jìn)行；
故答案為：75%；＞；不變；
（3）要使反應(yīng)向正反應(yīng)方程進(jìn)行，則濃度商應(yīng)小于平衡常數(shù)，所以有$\frac{{c}^{2}（CO）•c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）}$＜2.96×10^-92；由于一氧化碳燃燒的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)增大，平衡常數(shù)只受溫度影響，所以平衡常數(shù)K隨溫度（T）、壓強(qiáng)（p）變化的示意圖為，平衡常數(shù)表達(dá)式是化學(xué)平衡時(shí)生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積，所以注意是化學(xué)平衡時(shí)的反應(yīng)和生成物的濃度冪之積之比，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（CO）•c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）}$＜2.96×10^-92；；化學(xué)平衡時(shí)的反應(yīng)和生成物的濃度冪之積之比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，影響化學(xué)平衡的因素分析應(yīng)用判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．