Question

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．其原理为：
N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，据此回答以下问题：
（1）①该反应的化学平衡常数表达式为K=

 

．
②根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应，温度越高，其平衡常数的值越

 

．
（2）某温度下，若把10mol N₂与30mol H₂置于体积为10L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的K=

 

（可用分数表示）．
能说明该反应达到化学平衡状态的是

 

（填字母）．
a．容器内的密度保持不变   b．容器内压强保持不变
c．v_正（N₂）=2v_逆（NH₃）  d．混合气体中c（NH₃）不变
（3）对于合成氨反应而言，下列有关图象一定正确的是（选填序号）

 

．

（4）相同温度下，有恒容密闭容器A和恒压密闭容器B，两容器中均充入1mol N₂和3mol H₂，此时两容器的体积相等．在一定条件下反应达到平衡状态，A中NH₃的体积分数为a，放出热量Q₁kJ；B中NH₃的体积分数为b，放出热量Q₂kJ．则：a

 

b（填“＞”、“＜”或“=”，下同），Q₁

 

Q₂，Q₁

 

92.4．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）①依据平衡常数概念和化学方程式书写平衡常数表达式，用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积；
②反应是放热反应，升温，平衡逆向进行，平衡常数减小；
（2）依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；平衡标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变分析选项；
（3）a．先出现拐点的先达到平衡，则T₂大，温度高，平衡逆向移动；
b．平衡时浓度不一定相等；
c．使用催化剂加快反应速率，对平衡无影响；
（4）恒容密闭容器A，反应达到平衡状态，A中NH₃的体积分数为a，放出热量Q₁kJ，
而恒压密闭容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反应发生后总物质的量减少，由pV=nRT可知，相对于A来说，相当于B加压，则平衡正向移动．

解答： 解：（1）①K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，故答案为：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；
②该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数K减小，温度越高，K越小，故答案为：小；
（2）设氮气消耗物质的量为x
    N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始 1        3        0
转化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合气体中氨的体积分数为20%，

2x

1-x+3-3x+2x

×100%=20%，
解得x=

1

3

，平衡常数K=

( 2 3 )2

(1- 1 3 )×(3-3× 1 3 )3

=

1

12

，
由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，则
a．容器的体积、气体的质量始终不变，则容器内的密度保持不变，不能判断平衡，故a错误；               
b．该反应为反应前后体积不等的反应，则容器内压强保持不变，达到平衡，故b正确；
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反应速率不等，反应没有达到平衡，故c错误；             
d．混合气体中 c（NH₃）不变，为平衡的特征，达到平衡，故d正确；
故答案为：

1

12

；bd；
（3）a．先出现拐点的先达到平衡，则T₂大，温度高，平衡逆向移动，与图象一致，故a正确；
b．平衡时浓度不一定相等，平衡浓度取决起始浓度和转化率，图象表示错误，故b错误；
c．使用催化剂加快反应速率，对平衡无影响，平衡时物质的浓度不变，与图象一致，故c正确；
故答案为：ac；
（4）恒容密闭容器A，反应达到平衡状态，A中NH₃的体积分数为a，放出热量Q₁kJ，
而恒压密闭容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反应发生后总物质的量减少，由pV=nRT可知，相对于A来说，相当于B加压，则平衡正向移动，氨气的体积分数变大，所以a＜b，B中放出的热量对，则Q₁＜Q₂，热化学方程式中反应热为完全反应放出的热量，而A中不能完全转化，放出的热量少，则Q₁＜92.4，
故答案为：＜；＜；＜．

点评：本题考查较综合，涉及化学平衡的计算、影响反应速率及平衡的因素、平衡的判定、热化学反应方程式，化学平衡图象等，注重高考常考查点的考查，注意图象的分析，题目难度中等．