Question

14．合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義．其原理為：N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）△H=-92.4kJ/mol，據(jù)此回答以下問題：
（1）①該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②根據(jù)溫度對化學平衡的影響規(guī)律可知，對于該反應，溫度越高，其平衡常數(shù)的值越�。�
（2）某溫度下，若把10mol N₂與30mol H₂置于體積為10L的密閉容器內(nèi)，反應達到平衡狀態(tài)時，測得混合氣體中氨的體積分數(shù)為20%，則該溫度下反應的K=$\frac{1}{12}$（可用分數(shù)表示）．能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是bd（填字母）．
a．容器內(nèi)的密度保持不變
b．容器內(nèi)壓強保持不變
c．v_正（N₂）=2v_逆（NH₃）
d．混合氣體中c（NH₃）不變
（3）對于合成氨反應而言，下列有關圖象一定正確的是（選填序號）ac．

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)平衡常數(shù)概念和化學方程式書寫平衡常數(shù)表達式，用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度的冪次方乘積；
②反應是放熱反應，升高溫度后平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小；
（2）依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度，結合平衡常數(shù)概念計算得到；平衡標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變分析選項；
（3）a．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動；
b．平衡時濃度不一定相等；
c．使用催化劑加快反應速率，對平衡無影響．

解答 解：（1）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，則該反應的平衡常數(shù)為：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡常數(shù)K減小，溫度越高，K越小，故答案為：�。�
（2）設氮氣消耗物質的量為x
    N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始 1        3        0
轉化 x        3x       2x
平衡1-x      3-3x      2x
平衡混合氣體中氨的體積分數(shù)為20%，$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，
解得：x=$\frac{1}{3}$，平衡常數(shù)K=$\frac{（{\frac{2}{3}）}^{2}}{（1-\frac{1}{3}）×（3-3×\frac{1}{3}）^{3}}$=$\frac{1}{12}$，
由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，則：
a．容器的體積、氣體的質量始終不變，則容器內(nèi)的密度保持不變，不能判斷平衡，故a錯誤；               
b．該反應為反應前后體積不等的反應，則容器內(nèi)壓強保持不變，達到平衡，故b正確；
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反應速率不等，反應沒有達到平衡，故c錯誤；             
d．混合氣體中 c（NH₃）不變，為平衡的特征，達到平衡，故d正確；
故答案為：$\frac{1}{12}$；bd；
（3）a．先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動，與圖象一致，故a正確；
b．平衡時濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉化率，圖象表示錯誤，故b錯誤；
c．使用催化劑加快反應速率，對平衡無影響，平衡時物質的濃度不變，與圖象一致，故c正確；
故答案為：ac．

點評 本題考查化學平衡的計算、影響反應速率及平衡的因素、化學平衡狀態(tài)判斷，化學平衡圖象等知識，題目難度中等，注重高考�？疾辄c的考查，明確化學平衡狀態(tài)特征及其影響因素為解答關鍵，注意掌握化學平衡常數(shù)的概念及計算方法．