Question

7．反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2NH₃（g）（△H＜0）在等容條件下進(jìn)行．改變其他反應(yīng)條件，在I、II、III階段體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示：

回答問題：
（1）在3個(gè)階段中，N₂的平均反應(yīng)速率v_I（N₂）、v_II（N₂）、v_III（N₂）中最大的是I，其值是0.05mol/（L•min）．
（2）H₂的平衡轉(zhuǎn)化率α_Ⅰ（H₂）、α_Ⅱ（H₂）、α_Ⅲ（H₂）的大小關(guān)系是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ．
（3）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動(dòng)的方向是正反應(yīng)方向（填“正反應(yīng)方向”或“逆反應(yīng)方向”），采取的措施是減小NH₃濃度．
（4）第I階段時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)K₁=$\frac{4}{27}$；第II、III階段化學(xué)平衡常數(shù)K₂＜K₃；（填“＞、＜、=”）判斷的理由是由圖可以判斷，Ⅱ到Ⅲ采取降低溫度的措施，放熱反應(yīng)，降溫平衡常數(shù)增大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率為單位時(shí)間濃度的變化值，可計(jì)算三個(gè)階段用N₂表示的化學(xué)反應(yīng)速率，據(jù)此判斷；
（2）平衡轉(zhuǎn)化率為物質(zhì)的量的變化值與初始的物質(zhì)的量的比值；
（3）第Ⅱ階段NH₃是從0開始的，瞬間氮?dú)�、氫氣的濃度不變，因此可以確定第一次平衡后從體系中移出了NH₃；
（4）已知平衡時(shí)氮?dú)�、氫氣和氨氣的物質(zhì)的量濃度，再根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$；此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大．

解答 解：（1）v_Ⅰ（N₂）=$\frac{1mol/L}{20min}$=0.05mol/（L•min），v_Ⅱ（N₂）=$\frac{1mol/L-0.62mol/L}{15min}$=0.0253mol/（L•min），v_Ⅲ（N₂）=$\frac{0.62mol/L-0.5mol/L}{10min}$=0.012mol/（L•min），故A的平均反應(yīng)速率v_Ⅰ（A）＞v_Ⅱ（A）＞v_Ⅲ（A），所以速率最大的是I；
故答案為：I；0.05mol/（L•min）；
（2）H₂的平衡轉(zhuǎn)化率α_Ⅰ（H₂）=$\frac{6.0mol-3.0mol}{6.0mol}$×100=50%，α_Ⅱ（H₂）=$\frac{3.0mol-1.86mol}{3.0mol}$×100%=38%、α_Ⅲ（H₂）=$\frac{1.86mol-1.50mol}{1.86mol}$×100%=19.35%，所以
轉(zhuǎn)化率的關(guān)系為：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ；
故答案為：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ；
（3）第Ⅱ階段NH₃是從0開始的，瞬間氮?dú)狻�氫氣的濃度不變，因此可以確定第一次平衡后從體系中移出了NH₃，即減少生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，
故答案為：平衡正向移動(dòng)；減小NH₃濃度；
（4）已知平衡時(shí)氮?dú)�、氫氣和氨氣的物質(zhì)的量濃度分別為1mol/L、3mol/L、2mol/L，則K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{{2}^{2}}{1×{3}^{3}}$=$\frac{4}{27}$；
第三階段的開始與第二階段的平衡各物質(zhì)的量均相等，根據(jù)氮?dú)�、氫氣的量減少，氨氣的量增加可判斷平衡是正向移動(dòng)的，根據(jù)平衡開始時(shí)濃度確定此平衡移動(dòng)不可能是由濃度的變化引起的，另外題目所給條件容器的體積不變，則改變壓強(qiáng)也不可能，因此一定為溫度的影響，此反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，可以推測(cè)為降低溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，則K₂＜K₃；
故答案為：$\frac{4}{27}$；＜；由圖可以判斷，Ⅱ到Ⅲ采取降低溫度的措施，放熱反應(yīng)，降溫平衡常數(shù)增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡影響因素等，注意合理分析題中信息數(shù)據(jù)，本題難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和計(jì)算能力．