Question

科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．
（1）傳統(tǒng)“人工固氮”的反應(yīng)為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．一定溫度下，將1molN₂和3molH₂通入到體積為0.5L的密閉容器中，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為50%，該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

4

27

（用分?jǐn)?shù)表示）．
（2）最新“人工固氮”的研究報(bào)道：常溫常壓、光照條件下，N₂在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng)：2N₂（g）+6H₂O（l）═4NH₃ （g）+3O₂（g）△H=Q kJ?mol^-1
①已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如右圖，則此反應(yīng)的Q

＞

0 （填“＞”“＜”或“=”）．
②將反應(yīng)生成的混合氣體通入水中即可得氨水．用水稀釋0.1mol?L^-1氨水，溶液中隨著水量的增加而增大的是

D

（填字母標(biāo)號(hào)）．
A．

c(NH3?H2O)

c(OH-)

                 B．

c(NH4+)?c(OH-)

c(NH3?H2O)

C．c（H⁺）?c（OH^-）                 D．

c(H+)

c(OH-)

（3）氨催化氧化法制硝酸的主要反應(yīng)為：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H＜0；在容積為1升的密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)，容器內(nèi)部分物質(zhì)的含量如下表：

時(shí)間/物質(zhì)的量	n（NH3） （mol）	n（O2 ） （mol）	n（NO） （mol）
起始	1.600	3.200	0.000
第2min	a	2.700	0.4000
第4min	0.600	1.950	1.000
第6min	0.600	1.950	1.000

①反應(yīng)在第2min到第4min時(shí)，NH₃的平均反應(yīng)速率為

0.3

mol/（L?min）．
②對(duì)于上述反應(yīng)的下列判斷，正確的是

D

（填序號(hào)）．
A．若升高反應(yīng)體系的溫度，平衡時(shí)體系中NH₃%將減小
B．若增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，平衡時(shí)體系中NO%將增大
C．若升高反應(yīng)體系的溫度，平衡時(shí)體系中H₂O%將增加
D．不論該反應(yīng)是否在催化劑存在的條件下進(jìn)行，平衡時(shí)體系中O₂%保持不變．

Answer 1

分析：（1）計(jì)算氫氣的濃度變化量，利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（2）①由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此解答；
②用水稀釋0.1mol/L氨水時(shí)，溶液中隨著水量的增加，NH₃．H₂O?OH^-+NH₄⁺向右由移動(dòng)，
A．平衡向右由移動(dòng)，n（NH₃．H₂O）減少，n（OH^-）增大，據(jù)此判斷；
B．電離平衡常數(shù)只受溫度影響；
C．一定溫度下，水的離子積為定值；
D．一定溫度下，水的離子積不變，當(dāng)稀釋氨水時(shí)，溶液中氫氧根的濃度減小，氫離子的濃度增加，據(jù)此判斷；
（3）①根據(jù)v=

△n V

△t

計(jì)算v（NO），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（NH₃）；
②A．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的物質(zhì)的量增大、混合氣體總物質(zhì)的量減小，據(jù)此判斷；
B．正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的物質(zhì)的量減少量大于混合氣體總物質(zhì)的量減少量；
C．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，水的物質(zhì)的量減少量大于混合氣體總物質(zhì)的量的減少量；
D．催化劑不影響平衡移動(dòng)．

解答：解：（1）氫氣的濃度變化量=

3mol×50%

0.5L

=3mol/L，則：
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol/L）：2       6         0
變化（mol/L）：1       3         2
平衡（mol/L）：1       3         2
故平衡常數(shù)k=

c2(NH3)

c(N2)×c3(H2O)

=

22

1×33

=

4

27

，
故答案為：

4

27

；
（2）①由圖可知，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則Q＞0，故答案為：＞；
②用水稀釋0.1mol/L氨水時(shí)，溶液中隨著水量的增加，NH₃．H₂O?OH^-+NH₄⁺向右由移動(dòng)，
A．平衡向右由移動(dòng)，n（NH₃．H₂O）減少，n（OH^-）增大，

c(NH3?H2O)

c(OH-)

 值減小，故A不符合；
B．電離平衡常數(shù)只受溫度影響，

c(NH4+)?c(OH-)

c(NH3?H2O)

不變，故B不符合；
C．一定溫度下，水的離子積為定值，故c（H⁺）?c（OH^-）不變，故C不符合；
D．一定溫度下，水的離子積不變，當(dāng)稀釋氨水時(shí)，溶液中氫氧根的濃度減小，氫離子的濃度增加，故

c(H+)

c(OH-)

增大，故D符合，
故答案為：D；
（3）①v（NO）=

1mol-0.4mol 1L

4min-2min

=0.3mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（NH₃）=v（NO）=0.3mol/（L．min），故答案為：0.3mol/（L．min）；
②A．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的物質(zhì)的量增大、混合氣體總物質(zhì)的量減小，故平衡時(shí)體系中NH₃%將增大，故A錯(cuò)誤；
B．正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的物質(zhì)的量減少量大于混合氣體總物質(zhì)的量減少量，故平衡時(shí)體系中NO%將減小，故B錯(cuò)誤；
C．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，水的物質(zhì)的量減少量大于混合氣體總物質(zhì)的量的減少量，故平衡時(shí)體系中H₂O%將減小，故C錯(cuò)誤；
D．催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)體系中O₂%保持不變，故D正確，
故答案為：D．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素等，難度中等，（3）注意平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，不一定生成物的含量增大、反應(yīng)物含量降低，向逆反應(yīng)也是如此，根據(jù)各組分的變化量與總的變化量進(jìn)行判斷．