Question

【题目】农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定条件下发生如下反应：

(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如右图，根据图像，计算从反应开始到平衡时，氮气的平均反应速率为___________________。

(2)该温度下，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+ Q（Q>0）的平衡常数表达式为__________。

其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/℃	25	125	225
平衡常数K	4×106	K1	K2

试判断K1______ K2（填写“>”“=”或“<”）。原因是_________________________________

(3)下列能说明合成氨反应已达到平衡状态的是________（填字母）（反应是在固定体积的密闭容器中进行的）

a．3v(N2) = v(H2) b． 不发生变化 c．混合气体的密度保持不变

d．25℃时，测得容器中 c(NH3)=0.2 mol·L-1， c(H2) =c(N2) =0.01 mol·L-1

(4) 催化剂存在下，NH3可用来消除NO的污染，生成两种对环境无害的物质。写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目：____________；该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为____。

(5) pH相同的氨水和氢氧化钠溶液，分别用蒸馏水稀释至原来体积的m倍和n倍，稀释后两溶液的pH仍相同，则m________n（填“>”、“<”或“＝”）

Answer 1

【答案】0.0125mol/L min K= > 正反应方向为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，K值减小 bd 2：3 >

【解析】

（1）图象得知，反应到平衡时， 生成氨气的物质的量浓度为0.10 mol/L，根据公式计算氨气的化学反应速率，再根据化学计量数之比等于各物质的反应速率之比得出结论；
（2）平衡常数K=生成物平衡浓度幂次方乘积与反应物平衡浓度幂次方乘积的比值；反应为放热反应，升温平衡向吸热反应方向进行；
（3）可逆反应到达平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些物理量不变，注意判断平衡状态的物理量应随反应进行而变化，该物理量由变化到不变化，说明反应到达平衡；

（4）

（5）稀释后两种溶液的pH同，则溶液中c（OH-）相等，根据加水稀释时溶液中n（OH-）变化确定稀释后溶液体积的相对大小。

（1）根据图像可知，反应达到平衡，所需的时间为4min，此时生成氨气的物质的量浓度0.10mol/L，=0.025 mol/Lmin，根据化学方程式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，= 0.0125 mol/Lmin

（2）该温度下，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+ Q（Q>0）的平衡常数表达式K=，反应为放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小，则K1>K2，

故答案为：K=；>；正反应方向为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，K值减小；

（3）a. 不同物质的正、逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，3v(N2)=v(H2)，不能说明正逆反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，a项错误；

b. 不发生变化，可K值不变，即温度保持不变，则能说明该反应达平衡状态，b项正确；

c. 如果是在密闭容器中反应，质量不变，体积不变，密度始终不变，c项错误；

d. 25℃时，测得容器中 c(NH3)=0.2 mol·L-1， c(H2) =c(N2) =0.01 mol·L-1，计算此时浓度商Qc= =4×106=K，反应处于平衡状态，d项正确；

故答案为：bd；

（4）NH3可用来消除NO的污染，生成2种对环境无害的物质，应生成氮气和水，反应的方程式为，反应中只有N元素化合价发生变化，由方程式可以知道反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为4：6=2：3，故答案为：；2:3；

（5）一水合氨是弱电解质，氢氧化钠是强电解质，加水稀释过程中，促进氨水电离，导致氨水中n(OH)增大，而氢氧化钠中n(OH)不变，要使稀后两种溶液的pH同，则溶液体积关系为：氨水>氢氧化钠，所以m>n，故答案为：>。