Question

在一密闭体系中发生下列反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0．
回答下列问题：
（1）在一定温度下，向一容积为2L的密闭容器中通入0.3molN₂和0.9molH₂，2min达到平衡时，C（N₂）为0.1mol/L，则H₂的转化率为

 

，用H₂浓度变化表示的平均反应速率为

 

该温度下的平衡常数K=

 

．
（2）若要使反应开始时向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物质的量与平衡状态（1）相同，则起始时n（NH₃）的取值范围为

 

．
（3）若图中t₁时刻将容器体积变为原来的1/2倍，当t₂时刻再次达到平衡时N₂的浓度为原平衡的1.9倍，则平衡

 

（“正移”“逆移”“不移动”）．
①t₃、t₅时刻体系中所改变的某一条件分别是：

 

、

 

；其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的时间段是

 

．

Answer 1

考点：化学反应速率与化学平衡图象的综合应用

专题：化学平衡专题

分析：（1）转化率为已转化浓度与起始浓度的百分比；利用2min内氢气浓度的变化计算；利用化学平衡常数计算得出；
（2）反应开始时向逆反应方向进行，即n（NH₃）大于平衡（1）平衡时NH₃的物质的量；达到平衡后各气体的物质的量与平衡状态（1）相同，即与平衡（1）等效，则加入的NH₃物质的量最大时，即为不加人N₂和H₂时的n（NH₃）；
（3）容器体积变为原来的1/2倍，若平衡不移动，则再次达到平衡时N₂的浓度为原平衡的2倍，据此判断；
①t₃时刻正逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，据此判断；t₅时刻，正逆反应速率均增大相同的倍数，为催化剂的影响；正反应进行到最大程度时，混合物中NH₃的含量最高．

解答： 解：（1）N₂的起始浓度为：

0.3mol

2L

=0.15mol/L，平衡时浓度为0.1mol/L，则N₂转化浓度为：0.15mol/L-0.1mol/L=0.05mol/L，则H₂的转化浓度为：3×0.05mol/L=0.15mol/L，H₂的起始浓度为：

0.9mol

2L

=0.45mol/L，H₂转化率为：

0.15mol/L

0.45mol/L

×100%=33.3%；2min内H₂浓度变化了0.15mol/L，平均反应速率为

0.15mol/L

2min

=0.075mol?L^-1?min^-1；生成氨气的浓度即为氨气平衡时浓度，浓度为：2×0.05mol/L=0.1mol/L，H₂的平衡时浓度为：0.45mol/L-0.15mol/L=0.3mol/L，化学平衡常数表达式为：K=

[NH3]2

[N2]?[H2]3

=

0．12

0.1×0．33

=3.7；
故答案为：33.3%，0.075mol?L^-1?min^-1，3.7；
（2）反应开始时向逆反应方向进行，即n（NH₃）大于平衡（1）平衡时NH₃的物质的量，即0.2 mol＜n（NH₃）；达到平衡后各气体的物质的量与平衡状态（1）相同，即与平衡（1）等效，由于反应前后计量数不同，则加入的NH₃物质的量全部转化为N₂和H₂时，与平衡（1）相同，故当N₂和H₂物质的量为零时，加入的n（NH₃）最大，为0.3mol×2=0.6mol，即n（NH₃）的取值范围为：0.2 mol＜n（NH₃）≤0.6 mol；故答案为：0.2 mol＜n（NH₃）≤0.6 mol；
（3）容器体积变为原来的

1

2

倍，若平衡不移动，则再次达到平衡时N₂的浓度为原平衡的2倍，而现在为1.9倍，则说明化学平衡右移；故答案为：正移；
①t₃时刻正逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，由于反应△H＜0，正反应放热，升高温度向逆反应方向移动，则t₃时刻改变条件为升高温度；t₅时刻，正逆反应速率均增大相同的倍数，为催化剂的影响；正反应进行到最大程度时，混合物中NH₃的含量最高，由于t₃→t₄，平衡向逆反应方向移动，则时刻t₂→t₃，NH₃的含量最高；
故答案为：升温、加催化剂、t₂→t₃．

点评：本题考查化学平衡的有关计算，题目难度不大，注意把握有关计算公式的运用和对概念的理解．