寒假生活北京师范大学出版社化学宁夏专版
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(1) 若在 5 min 时反应达到化学平衡状态，此时测得 NH₃的物质的量为 0.2 mol。①平衡时 c(N₂)=______，平衡时 H₂的转化率为______%。②平衡后，若要提高 H₂的转化率，可以采取的措施有______（填字母）。A. 加入催化剂 B. 增大容器的容积 C. 降低反应体系的温度 D. 加入一定量 N₂
答案：①对于反应 N₂(g) + 3H₂(g)⇌2NH₃(g)，生成 NH₃的物质的量为 0.2 mol，根据化学计量数之比可知消耗 N₂的物质的量为 0.1 mol，若起始 N₂为 0.2 mol，则平衡时 N₂的物质的量为 0.2 - 0.1 = 0.1 mol，容器体积未知，假设为 V L，则 c(N₂) = $\frac{0.1}{V}$ mol/L；生成 0.2 mol NH₃消耗 H₂的物质的量为 0.3 mol，假设起始 H₂为 1 mol，则 H₂的转化率为 $\frac{0.3}{1}×100\% = 30\%$。②A. 加入催化剂，只能改变反应速率，不影响平衡移动，H₂转化率不变；B. 增大容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，H₂转化率降低；C. 该反应 ΔH＜0，降低反应体系的温度，平衡正向移动，H₂转化率提高；D. 加入一定量 N₂，平衡正向移动，H₂转化率提高。答案为 CD。
(2) 若在容积为 0.5 L 的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：N₂(g) + 3H₂(g)⇌2NH₃(g) ΔH＜0。其化学平衡常数 K 与温度 T 的关系如表所示。①写出化学平衡常数 K 的表达式：______。②试比较 K₁、K₂的大小：K₁______（填“＞”“＜”或“＝”）K₂。③400℃时，反应 2NH₃(g)⇌N₂(g) + 3H₂(g) 的化学平衡常数为______。当测得 NH₃、N₂和 H₂的物质的量分别为 3 mol、2 mol 和 1 mol 时，该反应的 v₍正₎(N₂)______（填“＞”“＜”或“＝”）v₍逆₎(N₂)。
答案：①化学平衡常数 K 的表达式为 K = $\frac{c^{2}(NH_{3})}{c(N_{2})·c^{3}(H_{2})}$。②该反应 ΔH＜0，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，K 减小，因为 200℃＜300℃，所以 K₁＞K₂。③400℃时，N₂(g) + 3H₂(g)⇌2NH₃(g) 的 K = 0.5，那么 2NH₃(g)⇌N₂(g) + 3H₂(g) 的化学平衡常数为 $\frac{1}{0.5}=2$。此时各物质的浓度：c(NH₃)=$\frac{3}{0.5}=6$ mol/L，c(N₂)=$\frac{2}{0.5}=4$ mol/L，c(H₂)=$\frac{1}{0.5}=2$ mol/L，浓度商 Q = $\frac{c(N_{2})·c^{3}(H_{2})}{c^{2}(NH_{3})}=\frac{4×2^{3}}{6^{2}}=\frac{32}{36}＜2$，Q＜K，反应正向进行，所以 v₍正₎(N₂)＞v₍逆₎(N₂)。答案依次为：$\frac{c^{2}(NH_{3})}{c(N_{2})·c^{3}(H_{2})}$；＞；2；＞。
