Question

(10分)在一容積為2 L的密閉容器中，加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂，在一定條件下發生反應：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)　ΔH＜0

反應中NH₃的物質的量濃度的變化情況如下圖所示，請回答下列問題：

(1)根據上圖，計算從反應開始到平衡時，平均反應速率v(NH₃)為______________．

(2)該反應達到平衡時H₂的轉化率________．

(3)反應達到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若改變反應溫度，達到新平衡時NH₃的物質的量濃度不可能為____________．(填序號)

A、0.20 mol·L^－1   b、0.12 mol·L^{－1   c}、0.10 mol·L^－1   d、0.08 mol·L^－1

(4)在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，若在第8分鐘末達到新的平衡(此時NH₃的濃度約為0.25 mol·L^－1)，請在上圖中畫出第5分鐘末到此平衡時NH₃濃度的變化曲線．

（5）如果上述反應在相同溫度和容器中進行，欲使反應達到平衡時NH₃的物質的量分數與原平衡相等，起始加入的三種物質的物質的量n（N₂）、n（H₂）、n（NH₃）分別為a、b、c，則a、b、c之間應該滿足的關系式為：                                

(6)若該反應在298K、398K時的化學平衡常數分別為K₁、K₂，則K₁      K₂（填“＞”  “=” 或 “＜” ）。

 

Answer 1

【答案】

(1)0.025 mol/(L·min)  (2)50%    (3)a、c    (4)向正反應方向

（5）a+c/2=0.2 ；b+3c/2=0.6       （6）>

【解析】（1）根據圖像可判斷反應進行到4min時達到平衡狀態，此時氨氣的濃度0.10mol/L，所以其反應速率為。

（2）因為氨氣的物質的量是0.1mol/L×2L＝0.2mol。根據方程式可知，消耗氫氣是0.3mol，所以其轉化率是。

（3）平衡時氮氣、氫氣和氨氣的濃度分別為0.05mol/L、0.15mol/L、0.1mol/L。因為反應是可逆反應，若氫氣和氮氣完全轉化為氨氣，氨氣是0.2mol/L，所以氨氣的濃度一定小于0.2mol/L。因為改變溫度平衡一定發生移動，所以氨氣的濃度不可能在滿足0.1mol/L。因此答案是a、c。

（4）容器容積縮小，壓強增大，平衡向正反應方向移動，平衡時NH₃濃度的變化曲線為

（5）要滿足題中條件，則經過換算后氫氣和氮氣的物質的量必須分別滿足0.6mol和0.2mol。即a+c/2=0.2 ；b+3c/2=0.6。

（6）反應是放熱反應，所以升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小。