Question

【題目】氨是重要的氮肥，合成原理為： N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= —92.4 kJ/mol。在500℃、20 MPa時，將N2、H2置于一個容積為2 L的密閉容器中發生反應，反應過程中各種物質的量變化如圖，回答下列問題：

（1）10 min內以NH3表示的平均反應速率：______；

（2）在10 ~20 min內：NH3濃度變化的原因可能是______________

A．加了催化劑 B．縮小容器體積 C．降低溫度 D．增加NH3物質的量

（3）第1次平衡的平衡常數K1 = _________________（帶數據的表達式），第2次平衡時NH3的體積分數=___________（小數點后保留一位）；

（4）在反應進行至25 min時：①曲線發生變化的原因______________，② 達第二次平衡時，新平衡的平衡常數K2 ____ K1（填“大于”“等于”或“小于”）。

Answer 1

【答案】0.005 mol/(L·min) A 45.5 % 移走0.1 mol NH3 等于

【解析】

(1)根據反應速率= 計算；

(2)根據圖像知，反應速率加快，且10min時各氣體的物質的量是連續的，根據三種氣體的變化量判斷平衡施肥發生移動，再結合影響平衡的因素分析解答；

(3)化學平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；第2次平衡時，根據NH3的體積分數等于氨氣的物質的量分數計算；

(4)25分鐘，NH3的物質的量突然減少，而H2、N2的物質的量不變，說明應是分離出NH3；根據平衡常數的影響因素分析判斷。

(1)反應速率v(NH3)= = =0.005mol/(L·min)，故答案為：0.005mol/(L·min)；

(2)由圖像可知，各組分物質的量變化增加，即反應速率加快，且10min時變化是連續的，20min達平衡時，△n(N2)=0.35mol-0.25mol =0.1mol，△n(H2)=0.45mol-0.15mol=0.3mol，△n(NH3)=0.3mol-0.1mol =0.2mol，物質的量變化之比等于化學計量數之比，三種氣體物質的速率增加倍數相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑，縮小體積相當于增大壓強，應該反應物的速率增加倍數大；降低溫度，應該反應速率減小；增加NH3物質的量，逆反應速率增加的倍數大；故只有使用催化劑符合，故選A；

(3)由圖像可以看出，當反應進行到時20-25min，各物質的量不變，說明反應達到平衡狀態，化學平衡常數等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，由圖象可知，20min達平衡時，n(N2)=0.025mol×10=0.25mol，n(H2)=0.025mol×6=0.15mol，n(NH3)=0.025mol×12=0.3mol，所以所以其平衡常數K= = =；35min時達到第2次平衡，NH3的體積分數= ×100%=45.5%，故答案為：；45.5%；

(4)第25分鐘，NH3的物質的量突然減少，而H2、N2的物質的量不變，說明應是分離出NH3；由圖像可以看出，當反應進行到時35-40min，各物質的量不變，說明反應達到第二次平衡狀態，平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變，所以抽去0.1mol氨，此時平衡常數K將不變，故答案為：分離出0.1molNH3；等于。