Question

在一容積為4L的密閉容器中，加入0.4mol的N₂和1.2mol的H₂，在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：N₂ （g）+3H₂ （g）═2NH₃ （g）；△H＜0，反應(yīng)中NH₃的物質(zhì)的量濃度變化情況如圖1：

（1）根據(jù)上圖，計(jì)算從反應(yīng)開始到平衡時(shí)，平均反應(yīng)速率v （NH₃）為

0.025

mol/（L?min）．
（2）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K

=

C2(NH3)

C (N2)C3(H2)

，隨溫度升高，K值將

減小

（填“增大”、“減小”“不變”）．
（3）反應(yīng)達(dá)到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若改變反應(yīng)溫度，則NH₃的物質(zhì)的量濃度不可能為

ac

．
a．0.20mol/L    b．0.12mol/L    c．0.10mol/L    d．0.08mol/L
（4）在一定條件下，合成氨反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是

C、D、E

 （填序號(hào)）．
A．3v（H₂）_（正）=2v（NH₃）_（逆） B．混合氣體的密度保持不變
C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變   D．條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化
E．單位時(shí)間內(nèi)1mol N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有3mol H-H鍵生成
F．單位時(shí)間內(nèi)生成了n mol N₂的同時(shí)，減少了n mol NH₃
（5）反應(yīng)達(dá)到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡

向正反應(yīng)方向

移動(dòng)（填“向逆反應(yīng)方向”、“向正反應(yīng)方向”或“不”），化學(xué)平衡常數(shù)

不變

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（6）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(dá)到新的平衡（此時(shí)NH₃的濃度約為0.25mol/L），請(qǐng)?jiān)趫D1中畫出第5分鐘末到此平衡時(shí)NH₃濃度的變化曲線．
（7）已知化學(xué)反應(yīng)N₂+3H₂=2NH₃ 的能量變化如圖2所示，
①1mol N 和3mol H 生成1mol NH₃（g）是

釋放

能量的過程（填“吸收”或“釋放”）．
②

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）；△H=

（a-b）kJ/mol

；
③N₂（g）和H₂生成NH₃（l）的熱化學(xué)方程式為

N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)速率公式計(jì)算；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式書寫；
（3）根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響分析；
（4）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，百分含量不變等角度分析；
（5）根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響分析；根據(jù)影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素分析；
（6）先判斷把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，再結(jié)合平衡時(shí)的濃度作圖；
（7）根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物總能量減去生成物總能量計(jì)算反應(yīng)熱并書寫熱化學(xué)方程式，注意反應(yīng)物的物質(zhì)的量和生成物的聚集狀態(tài)，由圖可以看出，

1

2

molN₂（g）+

3

2

molH₂（g）的能量為akJ，1molNH₃（g）的能量為bkJ，
所以

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）；△H=（a-b）kJ/mol，
而1mol的NH₃（g）轉(zhuǎn)化為1mol的NH₃（l）放出的熱量為ckJ，
所以有：

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（l）；△H=（a-b-c）kJ/mol，
即：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）；△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1．

解答：解：（1）由圖可知到平衡時(shí)生成氨氣為0.1mol/L，v（NH₃）=

△C

△t

=

0.1mol/L

4min

=0.025 mol/（L．min）                    
故答案為：0.025 mol/（L．min）．                  
（2）化學(xué)平衡常數(shù)K=

C2(NH3)

C (N2)C3(H2)

，已知N₂ （g）+3H₂ （g）═2NH₃ （g）△H＜0，升高溫度平衡逆移，K減��；
故答案為：

C2(NH3)

C (N2)C3(H2)

，減��；
（3）該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，所以反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以氨氣的濃度不可能為0.20mol/L；△H＜0，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以氨氣的濃度不可能為0.10mol/L，故選ac．
故答案為：ac；
（4）A．2v（H₂）_（正）=3v（NH₃）_（逆）是平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B．容器中混合氣體的密度保持不變不能作為判斷的依據(jù)，因?yàn)槿萜鞯捏w積不變，氣體的質(zhì)量不變，無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體的密度都不變，故錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)前后的氣體的計(jì)量數(shù)之和不相等，容器中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
D．反應(yīng)前后的氣體的計(jì)量數(shù)之和不相等，隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體物質(zhì)的量減少，質(zhì)量不變，平均相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
E．單位時(shí)間內(nèi)1mol N≡N鍵斷裂為正速率，同時(shí)，有3mol H-H鍵生成為逆速率，而且正逆速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，是平衡狀態(tài)，故正確；
F．單位時(shí)間內(nèi)生成了n mol N₂為逆速率，同時(shí)，減少了n mol NH₃為逆速率，都是逆速率不能判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
故答案為：C、D、E； 
（5）該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，把容器的體積縮小一半，增大了反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變．
故答案為；向正反應(yīng)方向；不變．
（6）把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，氨氣的濃度變?yōu)?.20mol/L，平衡后濃度約為0.25mol/L，其第5分鐘末到此平衡時(shí)NH₃濃度的變化曲線為；
故答案為：；
（7）①由圖可以看出，1molN和3molH的總能量大于1mol NH₃（g）的能量，則生成NH₃（g）的過程為釋放能量的過程，故答案為：釋放；
②由圖可以看出，

1

2

molN₂（g）+

3

2

molH₂（g）的能量為akJ，1molNH₃（g）的能量為bkJ，所以

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）△H=（a-b）kJ/mol，
故答案為：（a-b）kJ/mol；
③由（2）可知

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）△H=（a-b）kJ/mol，
而1mol的NH₃（g）轉(zhuǎn)化為1mol的NH₃（l）放出的熱量為ckJ，
所以有：

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（l）；△H=（a-b-c）kJ/mol，
即：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）；△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1．
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)問題，涉及平衡常數(shù)、反應(yīng)速率、平衡標(biāo)志以及平衡圖象等問題，題目難度中等，注意方法性問題的積累．