Question

19．一定溫度下，在 5L 的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃（g），起初充入的 3.0mol N2 和 6.0mol H₂，5 分鐘后達(dá)到平衡，此時容器內(nèi)壓強(qiáng)是開始時的 $\frac{2}{3}$，問：
（1）氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率為75%；
（2）用氨氣表示 5min 內(nèi)的反應(yīng)速率為0.12mol/（L•min）
（3）若要使氮氣和氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率相等，起始投料要求 n（H₂ ）：n（N₂ ）為3：1
（4）以下措施能加快反應(yīng)速率的是AD
A．縮小體積，使壓強(qiáng)增大B．恒溫恒容充入 He 使壓強(qiáng)增大
C．恒溫恒壓充入 HeD．平衡后加入催化劑
（5）如果利用此反應(yīng)設(shè)計成原電池，并用稀硫酸做電解液，分別寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng) 式：H₂-2e^-=2H⁺、N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．

Answer 1

分析 根據(jù)三段式解題法，表示出反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量的變化量、平衡時各組分的物質(zhì)的量．
令參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量為nmol，則：
　　　　　 　N₂+3H₂?2NH₃，
開始（mol）：3　 　 6　　　　0
變化（mol）：n　　  3n　　　　2n
平衡（mol）：3-n     6-3n            2n
壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，所以（3-n+6-3n+2n）mol=（3+6）mol×$\frac{2}{3}$，解得n=1.5，以此解答該題；
（1）轉(zhuǎn)化率=$\frac{變化物質(zhì)的量}{起始物質(zhì)的量}$×100%；
（2）反應(yīng)速率=$\frac{△c}{△t}$；
（3）借助氮氣與氫氣的變化量及轉(zhuǎn)化率=$\frac{變化物質(zhì)的量}{起始物質(zhì)的量}$×100%判斷；
（4）結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素溫度、濃度、壓強(qiáng)及催化劑判斷；
（5）原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，而正極發(fā)生還原反應(yīng)，并結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫電極反應(yīng)式．

解答 解：根據(jù)三段式解題法，表示出反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量的變化量、平衡時各組分的物質(zhì)的量．
令參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量為nmol，則：
　　　　　 　N₂+3H₂?2NH₃，
開始（mol）：3　 　 6　　　　0
變化（mol）：n　　  3n　　　　2n
平衡（mol）：3-n     6-3n            2n
壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，所以（3-n+6-3n+2n）mol=（3+6）mol×$\frac{2}{3}$，解得n=1.5，以此解答該題；
（1）氫氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{變化物質(zhì)的量}{起始物質(zhì)的量}$×100%=$\frac{3×1.5mol}{6mol}$×100%=75%，故答案為：75%；
（2）用氨氣表示 5min 內(nèi)的反應(yīng)速率為$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{3mol}{5L}}{5min}$=0.12mol/（L•min），故答案為：0.12mol/（L•min）；
（3）反應(yīng)中氮氣和氫氣的變化量始終是1：3，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{變化物質(zhì)的量}{起始物質(zhì)的量}$×100，欲使氮氣和氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率相等，起始投料要求 n（H₂ ）：n（N₂ ）=3：1，故答案為：3：1；
（4）A．縮小體積，使壓強(qiáng)增大，濃度增大，反應(yīng)速率增大，故A正確；B．恒溫恒容充入 He 使壓強(qiáng)增大，不影響反應(yīng)物和生成物的濃度，速率不變，故B錯誤；
C．恒溫恒壓充入 He，體積增大，濃度減小，反應(yīng)速率降低，故C錯誤；D．平衡后加入催化劑，反應(yīng)速率增大，故D正確，答案為：AD；
（5）原電池中發(fā)生的反應(yīng)為N₂ （g）+3H₂ （g）?2NH₃（g），并用稀硫酸做電解液，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-=2H⁺，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，
故答案為：H₂-2e^-=2H⁺；N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．

點評 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算及原電池電極反應(yīng)式書寫，為高考常見題型，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計算能力，題目涉及主要是反應(yīng)速率，轉(zhuǎn)化率等概念的理解應(yīng)用，難度不大，注意基礎(chǔ)知識的掌握與三段式解題法的運用．