Question

14．室温下，在一个容积为1L的密闭容器中，充入1molN₂和3molH₂，发生如下反应：N₂+3H₂?2NH₃，5min后到达平衡，平衡后混合气体的压强为起始压强的3/4，此时放出的热量为42KJ，则：
（1）平衡时N₂的物质的量为0.5mol
（2）5min内用H₂表示的反应速率为0.3mol/（L．min）
（3）若向该1L密闭容器中再充入1molN₂，则H₂的转化率变大（填变大、变小或不变）
（4）写出N₂和H₂反应生成NH₃的热化学反应方程式：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-84KJ/mol
（5）写出该反应的平衡常数的表达式：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．

Answer 1

分析 设达平衡时N₂的转化量为xmol，根据三段式可知：
            N₂ +3H₂ ?2NH₃
初始（mol）    1      3       0
△n（mol）    x      3x      2x
平衡（mol） （1-x）  （3-3x）   2x
平衡后混合气体的压强为起始压强的3/4，可解得x．
然后根据此时放出的热量为42KJ，能求出反应热．
（1）根据三段式可解得；
（2）根据反应速率v=$\frac{\frac{△c}{V}}{△t}$来计算；
（3）根据转化率=$\frac{转化了的}{原来的}×100%$来分析计算；
（4）根据此时放出的热量为42KJ，能求出反应的反应热，然后根据热化学方程式的书写方法来完成；
（5）化学平衡常数K=$\frac{生成物的平衡浓度的幂之积}{反应物平衡浓度的幂之积}$．

解答 解：设达平衡时N₂的转化量为xmol，根据三段式可知：
            N₂ +3H₂ ?2NH₃
初始（mol）    1      3       0
△n（mol）    x      3x      2x
平衡（mol） （1-x）  （3-3x）   2x
平衡后混合气体的压强为起始压强的3/4，有：$\frac{（1-x）+（3-3x）+2x}{4}$=$\frac{3}{4}$
解得x=0.5mol．
由于当生成0.5mol氮气放出的热量为42KJ，故当反应掉1mol氮气时，放出的热量为84KJ，即反应热△H=-84KJ/mol．
（1）根据三段式可解得平衡时氮气的物质的量n=1mol-0.5mol=0.5mol，故答案为：0.5；
（2）5min内用H₂表示的反应速率为V（H₂）=$\frac{\frac{△c}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1.5mol}{1L}}{5min}$=0.3mol/（L•min），故答案为：0.3；
（3）向该1L密闭容器中再充入1molN₂，则平衡右移，消耗掉的氢气的量变多，根据转化率=$\frac{转化了的}{原来的}×100%$可知，氢气的转化率变大，故答案为：变大；
（4）由于当生成0.5mol氮气放出的热量为42KJ，故当反应掉1mol氮气时，放出的热量为84KJ，即反应热△H=-84KJ/mol，N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-84KJ/mol，故答案为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-84KJ/mol；
（5）根据化学平衡常数K=$\frac{生成物的平衡浓度的幂之积}{反应物平衡浓度的幂之积}$可知，该反应的平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•c（{H}_{2}）}$，故答案为：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．

点评 本题考查了化学平衡三段式计算应用，主要是反应速率、转化率计算分析，注意气体压强之比等于气体物质的量之比，题目较简单．