Question

某温度时，在一容积为1L的密闭容器中，加入0.4mol的N₂和1.2mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，5min时达到平衡，反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如图所示：请回答下列问题：（1）根据上图，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v（N₂）=______．
（2）该反应的化学平衡常数表达式为______．
（3）反应达到平衡后，第5min末保持其他条件不变，若改变反应温度，则NH₃的物质的量浓度不可能为______（填序号）
a.0.82mol?L^-1     b.0.25mol?L^-1      c.0.20mol?L^-1    d.0.08mol?L^-1
（4）反应达到平衡后，第5min末保持其他条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡______移动（填“向右”、“向左”或“不”），化学平衡常数______（填“增大”、“减少”或“不变”）．
（5）其它条件不变，在第5min末将容器的体积缩小一半，若第8min达到新的平衡（此时NH₃的物质的量约为0.25mol），请在上图中画出第5min末到此平衡时NH₃物质的量浓度的变化曲线．

Answer 1

【答案】分析：（1）由图可知，达到平衡时氨气增加0.20mol/L，先根据反应速率公式计算氨气的反应速率，再根据同一化学反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氮气的反应速率；
（2）化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（3）△H＜0，该反应为放热反应，升高温度逆向移动，氨气浓度减小，降低温度，正向移动，浓度增大，但反应物不能完全反应；
（4）体积减小，气体压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变；
（5）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大，平衡正向移动，氨气的浓度增大，在第8分钟末达到新的平衡时NH₃的浓度约为0.25mol?L^-1．
解答：解：（1）由图可知，达到平衡时氨气增加0.20mol/L，其反应速率=，同一化学反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以氮气的反应速率是氨气的一半，为
0.02 mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.02 mol?L^-1?min^-1；
（2）该反应的化学平衡常数K=，故答案为：；
（3）该反应是可逆反应，所以反应物不能完全转化为生成物，所以氨气的浓度不可能为0.8mol/L；
该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，降低温度，平衡向正反应方向移动，所以氨气的浓度不可能为0.20mol/L，故选a、c；
（4）该反应是气体体积减小的反应，把容器的体积缩小一半，增大了反应体系的压强，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，
故答案为：向右；不变；
（5）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，氨气浓度为0.40mol/L，压强增大，平衡正向移动，氨气的浓度增大，在第8分钟末达到新的平衡时NH₃的浓度约为0.50mol?L^-1，
则图象为，故答案为：．
点评：本题考查化学平衡的计算，明确反应速率计算、平衡的影响因素及图象的分析试剂解答本题的关键，题目难度中等，难点是（5）题图象，注意缩小体积瞬间，氨气浓度变为原来的2倍，为易错点．