Question

3．在恒容密閉容器中進行合成氨反應：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，其平衡常數K與溫度T的關系如下：

T/K	298	398	498
平衡常數K/L2•mol-2	4.1×106	K1	K2

（1）K₁＞K₂（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）下列各項可說明反應達到平衡狀態(tài)的是ce
a．容器內N₂、H₂、NH₃濃度比為1：3：2     b．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
c．容器內壓強保持不變                 d．混合氣體密度保持不變
e．混合氣體平均摩爾質量保持不變
（3）某溫度下，在1L恒溫恒容容器中充入1mol N₂和3mol H₂進行上述反應，10min達平衡，此時容器內壓強變?yōu)樵瓉淼?\frac{7}{8}$．
①該過程的平均反應速率v（NH₃）=0.05mol•L^-1•min^-1
②N₂的平衡轉化率為25%．

Answer 1

分析 （1）正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減��；
（2）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
（3）在1L恒溫恒容容器中充入1mol N₂和3mol H₂，10min達平衡，
           N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3        0
轉化量（mol）：x      3x       2x
平衡量（mol）：1-x    3-3x     2x
壓強之比等于物質的量之比，列方程計算x的值，根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NH₃），氮氣轉化率=$\frac{消耗氮氣的物質的量}{氮氣起始物質的量}$×100%．

解答 解：（1）正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小，故平衡常數K₁＞K₂，
故答案為：＞；
（2）a．容器內N₂、H₂、NH₃濃度比與起始濃度及轉化率有關，平衡時不一定等于化學計量數之比，故a錯誤；
b．平衡時不同物質表示的正逆速率之比等于化學計量數之比，應是3v（N₂）_正=v（H₂）_逆時反應到達平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．隨反應進行，混合氣體物質的量變化，容器內壓強發(fā)生變化，壓強保持不變說明到達平衡，故c正確；
d．混合氣體總質量不變，容器容積不變，混合氣體密度始終保持不變，故d錯誤；
e．混合氣體總質量不變，隨反應進行，混合氣體物質的量變化，則平均摩爾質量變化，若混合氣體平均摩爾質量保持不變，說明到達平衡，故e正確，
故選：ce；
（3）在1L恒溫恒容容器中充入1mol N₂和3mol H₂，10min達平衡，
           N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3         0
轉化量（mol）：x      3x        2x
平衡量（mol）：1-x    3-3x      2x
壓強之比等于物質的量之比，則$\frac{4-2x}{4}$=$\frac{7}{8}$，解得x=0.25，
①v（NH₃）=$\frac{\frac{0.5mol}{1L}}{10min}$=0.05mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.05mol•L^-1•min^-1；
②氮氣轉化率=$\frac{0.25mol}{1mol}$×100%=25%，故答案為：25%．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數影響因素、反應速率計算，難度不大，注意三段式解題法在化學平衡計算中應用．