Question

500℃时，将H₂和N₂置于一容积为2L的密闭容器中发生反应．反应过程中H₂、N₂和NH₃物质的量变化如图所示，分析图象完成下列填空：
（1）0-10分钟，N₂的平均反应速率为______mol?L^-1?min^-1，0-10分钟与10到20分钟两个时间段中，N₂的反应速率之比为______．反应在第10min可能改变的条件是______，运用图象信息说明该条件不是升温的原因是______．
（2）计算500℃时，反应N₂+3H₂  2NH₃的平衡常数K的数值为______．保持温度不变，反应进行至25min时，抽去0.1mol氨，此时平衡常数K将______（填“增大”或“减小”或“不变”）．保持体积不变，达到新平衡后的正反应的化学反应速率比原平衡状态______（填“大”或“小”或“不变”）．
（3）在图中画出25min-40min时间段内N₂的物质的量的变化图象．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据v=计算0-10分钟内v（N₂）；利用速率之比等于物质的量之比计算；由图象可知各组分物质的量变化增快，且10min时是连续的，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明为使用催化剂．
（2）平衡常数k=，根据图求出平衡时各组分的物质的量浓度，代入计算；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；抽去0.1mol氨，平衡向正反应进行，使氨气的浓度增加，增加是降低氨气的浓度降低趋势，平衡时氨气的浓度仍比原平衡低，氮气、氢气的浓度也降低，所以反应速率比原平衡小．
（3）抽去0.1mol氨，平衡向正反应进行，根据平衡时氢气的物质的量变化量△n（H₂）计算出达新平衡时氮气的物质的量变化量△n（N₂），进而计算氮气的物质的量，由此作图．
解答：解：（1）、10分钟内以N₂表示的平均反应速率v（N₂）===0.0025mol?L^-1?min^-1；
由图可知，0-10分钟内△n（N₂）=0.025mol×2=0.05mol；10-20分钟内△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物质的量之比，所以，0-10分钟与10到20分钟两个时间段中，N₂的反应速率之比为0.05mol：0.1mol=1：2；
由图象可知各组分物质的量变化增快，且10min时变化是连续的，20min达平衡时，△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H₂）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH₃）=0.025mol×8=0.2mol，物质的量变化之比等于化学计量数之比，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明10min可能改变的条件是使用催化剂，而不是升高温度．
故答案为：0.0025mol?L^-1?min^-1；1：2；加入催化剂；10min时变化是连续的，三种气体物质的速率增加倍数相同
（2）由图象可知，20min达平衡时，n（N₂）=0.025mol×10=0.25mol，n（H₂）=0.025mol×6=0.15mol，n（NH₃）=0.025mol×12=0.3mol，所以平衡常数k===426.7；
平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，所以抽去0.1mol氨，此时平衡常数K将不变数值为426.7；
抽去0.1mol氨，平衡向正反应进行，使氨气的浓度增加，增加是降低氨气的浓度降低趋势，平衡时氨气的浓度仍比原平衡低，氮气、氢气的浓度也降低，所以反应速率比原平衡小．
故答案为：426.9；不变；小
（3）由图可知，35min达平衡后△n（H₂）=0.025mol×3=0.075mol，物质的量之比等于化学计量数之比，所以△n（N₂）=△n（H₂）=×0.075mol=0.025mol，故图象为

故答案为：

点评：考查反应速率、平衡常数、平衡移动及读图、作图能力，难度中等．易错点为作图要注意平衡时氮气的物质的量，不能仅比原平衡少．