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）?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）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

 

（3）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

 

．
（4）已知甲酸甲酯在酸性條件下水解為放熱反應(yīng)，甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率在溫度T₁下隨時間 （t）的變化如圖．若其他條件不變，僅改變溫度為T₂（T₂＜T₁），在圖2中畫出溫度T₂下甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡建立的過程

專題：化學(xué)平衡專題

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

△c

△t

，時間變化都是5min，根據(jù)濃度變化判斷v₁、v₂、v₃；
（4）因為升高溫度，反應(yīng)速率增大，達到平衡所需時間減少，又該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率減�。�

解答： 解：（1）第一次達到平衡常數(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）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；
（3）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＞v₂＞v₃；
（4）因為升高溫度，反應(yīng)速率增大，達到平衡所需時間減少，所以繪圖時要注意T₂達到平衡的時間要小于T₁，又該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率增大，所以繪圖時要注意T₂達到平衡時的平臺要高于T₁，如圖為，
故答案為：．

點評：本題考查考生對化學(xué)反應(yīng)速率概念，化學(xué)平衡的了解及其影響因素的理解，對化學(xué)平衡常數(shù)簡單計算的掌握，注重考查學(xué)生知識遷移、讀圖及表達能力．