Question

合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義．其原理為：
N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，據(jù)此回答以下問題：
（1）①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K=

 

．
②根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響規(guī)律可知，對于該反應(yīng)，溫度越高，其平衡常數(shù)的值越

 

．
（2）某溫度下，若把10mol N₂與30mol H₂置于體積為10L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，測得混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為20%，則該溫度下反應(yīng)的K=

 

（可用分?jǐn)?shù)表示）．
能說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

（填字母）．
a．容器內(nèi)的密度保持不變   b．容器內(nèi)壓強保持不變
c．v_正（N₂）=2v_逆（NH₃）  d．混合氣體中c（NH₃）不變
（3）對于合成氨反應(yīng)而言，下列有關(guān)圖象一定正確的是（選填序號）

 

．

（4）相同溫度下，有恒容密閉容器A和恒壓密閉容器B，兩容器中均充入1mol N₂和3mol H₂，此時兩容器的體積相等．在一定條件下反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁kJ；B中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為b，放出熱量Q₂kJ．則：a

 

b（填“＞”、“＜”或“=”，下同），Q₁

 

Q₂，Q₁

 

92.4．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①依據(jù)平衡常數(shù)概念和化學(xué)方程式書寫平衡常數(shù)表達式，用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變分析選項；
（3）a．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動；
b．平衡時濃度不一定相等；
c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對平衡無影響；
（4）恒容密閉容器A，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁kJ，
而恒壓密閉容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反應(yīng)發(fā)生后總物質(zhì)的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當(dāng)于B加壓，則平衡正向移動．

解答： 解：（1）①K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，則K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，故答案為：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；
②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡常數(shù)K減小，溫度越高，K越小，故答案為：�。�
（2）設(shè)氮氣消耗物質(zhì)的量為x
    N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始 1        3        0
轉(zhuǎn)化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為20%，

2x

1-x+3-3x+2x

×100%=20%，
解得x=

1

3

，平衡常數(shù)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，則
a．容器的體積、氣體的質(zhì)量始終不變，則容器內(nèi)的密度保持不變，不能判斷平衡，故a錯誤；               
b．該反應(yīng)為反應(yīng)前后體積不等的反應(yīng)，則容器內(nèi)壓強保持不變，達到平衡，故b正確；
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反應(yīng)速率不等，反應(yīng)沒有達到平衡，故c錯誤；             
d．混合氣體中 c（NH₃）不變，為平衡的特征，達到平衡，故d正確；
故答案為：

1

12

；bd；
（3）a．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動，與圖象一致，故a正確；
b．平衡時濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉(zhuǎn)化率，圖象表示錯誤，故b錯誤；
c．使用催化劑加快反應(yīng)速率，對平衡無影響，平衡時物質(zhì)的濃度不變，與圖象一致，故c正確；
故答案為：ac；
（4）恒容密閉容器A，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q₁kJ，
而恒壓密閉容器B，均充入1mol N₂和3molH₂，反應(yīng)發(fā)生后總物質(zhì)的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當(dāng)于B加壓，則平衡正向移動，氨氣的體積分?jǐn)?shù)變大，所以a＜b，B中放出的熱量對，則Q₁＜Q₂，熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱為完全反應(yīng)放出的熱量，而A中不能完全轉(zhuǎn)化，放出的熱量少，則Q₁＜92.4，
故答案為：＜；＜；＜．

點評：本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡的計算、影響反應(yīng)速率及平衡的因素、平衡的判定、熱化學(xué)反應(yīng)方程式，化學(xué)平衡圖象等，注重高考�？疾辄c的考查，注意圖象的分析，題目難度中等．