Question

氨氣是重要化工產(chǎn)品之一．傳統(tǒng)的工業(yè)合成氨技術(shù)的反應(yīng)原理是：N₂（g）+3H₂（g）

催化劑

高溫高壓

2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol．在500℃、20MPa時，將N₂、H₂置于一個固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中各種物質(zhì)的量濃度變化如圖1所示，回答下列問題：

（1）計算反應(yīng)在第一次平衡時的平衡常數(shù)K=

 

．（保留二位小數(shù)）
（2）產(chǎn)物NH₃在5～10min、25～30min和45～50min時平均反應(yīng)速率（平均反應(yīng)速率分別以v₁、v₂、v₃表示）從大到小排列次序為

 

．
（3）H₂在三次平衡階段的平衡轉(zhuǎn)化率分別以α₁、α₂、α₃表示，其中最小的是

 

．
（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動的方向是

 

，采取的措施是

 

．
（5）請在圖2中用實線表示25～60min各階段化學(xué)平衡常數(shù)K的變化圖象．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①根據(jù)圖示數(shù)據(jù)得出第一次達(dá)到平衡時反應(yīng)物和生成物濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式計算出第一次平衡時平衡常數(shù)K；
（2）根據(jù)反應(yīng)速率的表達(dá)式：v=

△c

△t

，時間變化都是5min，根據(jù)濃度變化判斷v₁、v₂、v₃；
（3）根據(jù)表中達(dá)到平衡狀態(tài)時氫氣的濃度計算出氫氣的轉(zhuǎn)化率，然后判斷H₂在三次平衡階段的平衡轉(zhuǎn)化率大小；
（4）25min時氨氣的濃度為0、氫氣和氮氣的濃度逐漸減小，據(jù)此進行分析改變的條件；
（5）根據(jù)影響平衡常數(shù)的外界因素可以畫出平衡常數(shù)的變化圖象；

解答： 解：（1）第一次達(dá)到平衡常數(shù)時，氨氣的濃度為：2.00mol/L，氫氣濃度為：3.00mol/L，氮氣的濃度為：1.00mol/L，
第一次平衡時平衡常數(shù)K=

2.002

1.00×3.002

≈0.15，
故答案為：0.15；
（2）由圖可知，5～10min氨氣的濃度變化大于0.5mol/L，25～30min氨氣濃度變化約為0.5mol/L，45～50min氨氣的濃度變化為（1.0-0.76）mol/L=0.24mol/L，時間變化為5min，由v=

△c

△t

可知，反應(yīng)速率關(guān)系為：v₁＞v₂＞v₃，
故答案為：v₁＞v₃＞v₂；
（3）第一次平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率為：

6.0-3.0

6.0

×100%=50%，第二次平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率為：

3.00-1.86

3.00

×100%=38%，第三次達(dá)到平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率為：

1.86-1.50

1.86

×100%≈19.4%，顯然第三次氫氣的轉(zhuǎn)化率最低，即最小的是α₃，
故答案為：α₃；
（4）25min時生成物氨氣的物質(zhì)的量濃度為0、氮氣和氫氣的濃度逐漸減小，說明從反應(yīng)體系中移出產(chǎn)物氨氣，平衡向著正向移動；
故答案為：正反應(yīng)方向移動，移走生成物NH₃；
（5）25min時生成物氨氣的物質(zhì)的量濃度為0、氮氣和氫氣的濃度逐漸減小，說明從反應(yīng)體系中移出產(chǎn)物氨氣，平衡常數(shù)不變，45min時，氨氣的濃度增大，氮氣、氫氣的濃度減小，化學(xué)平衡平衡向著正向移動，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，說明降低了溫度，平衡常數(shù)變大，據(jù)此可以畫圖為：；
故答案為：；

點評：本題考查了化學(xué)平衡的計算、化學(xué)平衡常數(shù)的計算、影響化學(xué)平衡的因素、物質(zhì)的量濃度變化隨時間變化的曲線，題目難度中等，注意掌握影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、化學(xué)平衡的計算中差量法的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．