Question

在

T

1

℃時，向容積為2L的密閉容器甲中加入1molN₂、3molH₂及少量固體催化劑，發(fā)生反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2N H₃（g）；△H＜0，10min時各物質(zhì)的濃度不再變化，測得N H₃的體積分數(shù)為25%．
（1）該反應(yīng)在0-10min時間內(nèi)H₂的平均反應(yīng)速率為

 

，N₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（2）在

T

1

℃時，若起始時在容器甲中加入0.5molN₂、1.5molH₂、0.5molN H₃，則達到平衡時NH₃的體積分數(shù)

 

（填選項字母）
a  大于25%   b  等于25%   c  小于25%
（3）如圖是在

T

1

℃時密閉容器甲中H₂的體積分數(shù)隨時間t的變化曲線，請在該圖中補畫出該反應(yīng)在

T

2

℃（T₂＞T₁）時的H₂體積分數(shù)隨時間t的變化曲線．
（4）若保持

T

1

℃，在體積也為2L的密閉容器乙中通入一定量的N₂、H₂、NH₃，欲使平衡時容器乙中各物質(zhì)的量與容器甲中完全相同，且起始時反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，則通入H₂的物質(zhì)的量x的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）令平衡時參加反應(yīng)氮氣的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)氨氣的體積分數(shù)列方程計算，再根據(jù)v=

△n V

△t

計算v（H₂），根據(jù)轉(zhuǎn)化率等于計算氮氣的轉(zhuǎn)化率；
（2）起始時在容器甲中加入0.5molN₂、1.5molH₂、0.5molN H₃，等效為開始加入0.75molN₂、2.25molH₂，進一步等效為在原平衡基礎(chǔ)上降低壓強，與原平衡相比平衡向逆反應(yīng)方向移動，據(jù)此判斷；
（3）溫度T₂＞T₁，升高溫度反應(yīng)速率加快，縮短到達平衡的時間，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣的體積分數(shù)增大，據(jù)此作圖；
（4）若保持

T

1

℃，在體積也為2L的密閉容器乙中通入一定量的N₂、H₂、NH₃，欲使平衡時容器乙中各物質(zhì)的量與容器甲中完全相同，則與甲為完全等效平衡，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足氮氣為1mol、氫氣為3mol，且起始時反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，則通入氫氣的物質(zhì)的量應(yīng)大于甲中的平衡時氫氣的物質(zhì)的量，由于氨氣存在，故氫氣應(yīng)小于3mol．

解答： 解：（1）令平衡時參加反應(yīng)氮氣的物質(zhì)的量為xmol，則：
           N₂（g）+3H₂（g）?2N H₃（g）
開始（mol）：1       3         0
變化（mol）：x       3x        2x
平衡（mol）：1-x     3-3x      2x
所以

2x

1-x+3-3x+2x

=25%，解得x=0.4，
故v（H₂）=

0.4mol×3 2L

10min

=0.06mol/（L．min），
氮氣的轉(zhuǎn)化率=

0.4mol

1mol

×100%=40%，
故答案為：0.06mol/（L．min）；40%；
（2）起始時在容器甲中加入0.5molN₂、1.5molH₂、0.5molN H₃，等效為開始加入0.75molN₂、2.25molH₂，進一步等效為在原平衡基礎(chǔ)上降低壓強，與原平衡相比平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡時NH₃的體積分數(shù)小于25%，
故答案為：c；
（3）升高溫度反應(yīng)速率加快，縮短到達平衡的時間，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣的體積分數(shù)增大，溫度T₂＞T₁，故T₂溫度到達平衡時間較短、氫氣的體積分數(shù)較大，圖象為，故答案為：；
（4）若保持

T

1

℃，在體積也為2L的密閉容器乙中通入一定量的N₂、H₂、NH₃，欲使平衡時容器乙中各物質(zhì)的量與容器甲中完全相同，則與甲為完全等效平衡，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足氮氣為1mol、氫氣為3mol，且起始時反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，則通入氫氣的物質(zhì)的量應(yīng)大于甲中的平衡時氫氣的物質(zhì)的量，由于氨氣存在，故氫氣應(yīng)小于3mol，由（1）計算可知平衡時甲中氫氣為3mol-3×0.4mol=1.8mol，故1.8mol＜x＜3mol，
故答案為：1.8mol＜x＜3mol．

點評：本題考查化學平衡計算、化學反應(yīng)速率計算、等效平衡等，難度中等，（2）（3）注意根據(jù)等效平衡進行解答．