Question

（2011?黃浦區(qū)一模）500℃時，將H₂和N₂置于一容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應．反應過程中H₂、N₂和NH₃物質的量變化如圖所示，分析圖象完成下列填空：
（1）0-10分鐘，N₂的平均反應速率為

0.0025

mol?L^-1?min^-1，0-10分鐘與10到20分鐘兩個時間段中，N₂的反應速率之比為

1：2

．反應在第10min可能改變的條件是

加入催化劑

，運用圖象信息說明該條件不是升溫的原因是

10min時變化是連續(xù)的，三種氣體物質的速率增加倍數(shù)相同

．
（2）計算500℃時，反應N₂+3H₂  2NH₃的平衡常數(shù)K的數(shù)值為

426.7

．保持溫度不變，反應進行至25min時，抽去0.1mol氨，此時平衡常數(shù)K將

不變

（填“增大”或“減小”或“不變”）．保持體積不變，達到新平衡后的正反應的化學反應速率比原平衡狀態(tài)

小

（填“大”或“小”或“不變”）．
（3）在圖中畫出25min-40min時間段內N₂的物質的量的變化圖象．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)v=

△c

△t

計算0-10分鐘內v（N₂）；利用速率之比等于物質的量之比計算；由圖象可知各組分物質的量變化增快，且10min時是連續(xù)的，三種氣體物質的速率增加倍數(shù)相同，說明為使用催化劑．
（2）平衡常數(shù)k=

[c(NH3)]2

c(N2)?[c(H2)]3

，根據(jù)圖求出平衡時各組分的物質的量濃度，代入計算；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；抽去0.1mol氨，平衡向正反應進行，使氨氣的濃度增加，增加是降低氨氣的濃度降低趨勢，平衡時氨氣的濃度仍比原平衡低，氮氣、氫氣的濃度也降低，所以反應速率比原平衡小．
（3）抽去0.1mol氨，平衡向正反應進行，根據(jù)平衡時氫氣的物質的量變化量△n（H₂）計算出達新平衡時氮氣的物質的量變化量△n（N₂），進而計算氮氣的物質的量，由此作圖．

解答：解：（1）、10分鐘內以N₂表示的平均反應速率v（N₂）=

△n(N2) V

△t

=

0.025mol×2 2L

10min

=0.0025mol?L^-1?min^-1；
由圖可知，0-10分鐘內△n（N₂）=0.025mol×2=0.05mol；10-20分鐘內△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物質的量之比，所以，0-10分鐘與10到20分鐘兩個時間段中，N₂的反應速率之比為0.05mol：0.1mol=1：2；
由圖象可知各組分物質的量變化增快，且10min時變化是連續(xù)的，20min達平衡時，△n′（N₂）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H₂）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH₃）=0.025mol×8=0.2mol，物質的量變化之比等于化學計量數(shù)之比，三種氣體物質的速率增加倍數(shù)相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑，而不是升高溫度．
故答案為：0.0025mol?L^-1?min^-1；1：2；加入催化劑；10min時變化是連續(xù)的，三種氣體物質的速率增加倍數(shù)相同
（2）由圖象可知，20min達平衡時，n（N₂）=0.025mol×10=0.25mol，n（H₂）=0.025mol×6=0.15mol，n（NH₃）=0.025mol×12=0.3mol，所以平衡常數(shù)k=

[c(NH3)]2

c(N2)?[c(H2)]3

=

( 0.3mol 2L )2

( 0.25mol 2L )×( 0.15mol 2L )3

=426.7；
平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以抽去0.1mol氨，此時平衡常數(shù)K將不變數(shù)值為426.7；
抽去0.1mol氨，平衡向正反應進行，使氨氣的濃度增加，增加是降低氨氣的濃度降低趨勢，平衡時氨氣的濃度仍比原平衡低，氮氣、氫氣的濃度也降低，所以反應速率比原平衡�。�
故答案為：426.9；不變；小
（3）由圖可知，35min達平衡后△n（H₂）=0.025mol×3=0.075mol，物質的量之比等于化學計量數(shù)之比，所以△n（N₂）=

1

3

△n（H₂）=

1

3

×0.075mol=0.025mol，故圖象為

故答案為：

點評：考查反應速率、平衡常數(shù)、平衡移動及讀圖、作圖能力，難度中等．易錯點為作圖要注意平衡時氮氣的物質的量，不能僅比原平衡少．