Question

在一容積為4L的密閉容器中，加入0.4mol的N₂和1.2mol的H₂，在一定條件下發(fā)生如下反應：N₂ （g）+3H₂ （g）═2NH₃ （g）；△H＜0，反應中NH₃的物質的量濃度變化情況如圖1：

（1）根據上圖，計算從反應開始到平衡時，平均反應速率v （NH₃）為

0.025

mol/（L?min）．
（2）該反應的化學平衡常數表達式K

=

C2(NH3)

C (N2)C3(H2)

，隨溫度升高，K值將

減小

（填“增大”、“減小”“不變”）．
（3）反應達到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若改變反應溫度，則NH₃的物質的量濃度不可能為

ac

．
a．0.20mol/L    b．0.12mol/L    c．0.10mol/L    d．0.08mol/L
（4）在一定條件下，合成氨反應已達化學平衡狀態(tài)的是

C、D、E

 （填序號）．
A．3v（H₂）_（正）=2v（NH₃）_（逆） B．混合氣體的密度保持不變
C．容器內壓強保持不變   D．條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化
E．單位時間內1mol N≡N鍵斷裂的同時，有3mol H-H鍵生成
F．單位時間內生成了n mol N₂的同時，減少了n mol NH₃
（5）反應達到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡

向正反應方向

移動（填“向逆反應方向”、“向正反應方向”或“不”），化學平衡常數

不變

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（6）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半后，若在第8分鐘末達到新的平衡（此時NH₃的濃度約為0.25mol/L），請在圖1中畫出第5分鐘末到此平衡時NH₃濃度的變化曲線．
（7）已知化學反應N₂+3H₂=2NH₃ 的能量變化如圖2所示，
①1mol N 和3mol H 生成1mol NH₃（g）是

釋放

能量的過程（填“吸收”或“釋放”）．
②

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）；△H=

（a-b）kJ/mol

；
③N₂（g）和H₂生成NH₃（l）的熱化學方程式為

N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1

．

Answer 1

分析：（1）根據反應速率公式計算；
（2）根據化學平衡常數表達式書寫；
（3）根據溫度對化學平衡的影響分析；
（4）達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，百分含量不變等角度分析；
（5）根據壓強對化學平衡的影響分析；根據影響化學平衡常數的因素分析；
（6）先判斷把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，再結合平衡時的濃度作圖；
（7）根據反應熱等于反應物總能量減去生成物總能量計算反應熱并書寫熱化學方程式，注意反應物的物質的量和生成物的聚集狀態(tài)，由圖可以看出，

1

2

molN₂（g）+

3

2

molH₂（g）的能量為akJ，1molNH₃（g）的能量為bkJ，
所以

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）；△H=（a-b）kJ/mol，
而1mol的NH₃（g）轉化為1mol的NH₃（l）放出的熱量為ckJ，
所以有：

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（l）；△H=（a-b-c）kJ/mol，
即：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）；△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1．

解答：解：（1）由圖可知到平衡時生成氨氣為0.1mol/L，v（NH₃）=

△C

△t

=

0.1mol/L

4min

=0.025 mol/（L．min）                    
故答案為：0.025 mol/（L．min）．                  
（2）化學平衡常數K=

C2(NH3)

C (N2)C3(H2)

，已知N₂ （g）+3H₂ （g）═2NH₃ （g）△H＜0，升高溫度平衡逆移，K減��；
故答案為：

C2(NH3)

C (N2)C3(H2)

，減�。�
（3）該反應是可逆反應，所以反應物不能完全轉化為生成物，所以氨氣的濃度不可能為0.20mol/L；△H＜0，所以該反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，降低溫度，平衡向正反應方向移動，所以氨氣的濃度不可能為0.10mol/L，故選ac．
故答案為：ac；
（4）A．2v（H₂）_（正）=3v（NH₃）_（逆）是平衡狀態(tài)，故錯誤；
B．容器中混合氣體的密度保持不變不能作為判斷的依據，因為容器的體積不變，氣體的質量不變，無論是否達到平衡狀態(tài)，氣體的密度都不變，故錯誤；
C．反應前后的氣體的計量數之和不相等，容器中氣體的壓強逐漸減小，當壓強不變時，說明達到平衡狀態(tài)，故正確；
D．反應前后的氣體的計量數之和不相等，隨反應進行，氣體物質的量減少，質量不變，平均相對分子質量逐漸增大，平均相對分子質量不再變化，說明達到平衡狀態(tài)，故正確；
E．單位時間內1mol N≡N鍵斷裂為正速率，同時，有3mol H-H鍵生成為逆速率，而且正逆速率之比等于計量數之比，是平衡狀態(tài)，故正確；
F．單位時間內生成了n mol N₂為逆速率，同時，減少了n mol NH₃為逆速率，都是逆速率不能判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
故答案為：C、D、E； 
（5）該反應是氣體體積減小的反應，把容器的體積縮小一半，增大了反應體系的壓強，增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動；化學平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變．
故答案為；向正反應方向；不變．
（6）把容器的體積縮小一半的瞬間氨氣的濃度，氨氣的濃度變?yōu)?.20mol/L，平衡后濃度約為0.25mol/L，其第5分鐘末到此平衡時NH₃濃度的變化曲線為；
故答案為：；
（7）①由圖可以看出，1molN和3molH的總能量大于1mol NH₃（g）的能量，則生成NH₃（g）的過程為釋放能量的過程，故答案為：釋放；
②由圖可以看出，

1

2

molN₂（g）+

3

2

molH₂（g）的能量為akJ，1molNH₃（g）的能量為bkJ，所以

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）△H=（a-b）kJ/mol，
故答案為：（a-b）kJ/mol；
③由（2）可知

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（g）△H=（a-b）kJ/mol，
而1mol的NH₃（g）轉化為1mol的NH₃（l）放出的熱量為ckJ，
所以有：

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）=NH₃（l）；△H=（a-b-c）kJ/mol，
即：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）；△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1．
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1．

點評：本題考查化學平衡移動問題，涉及平衡常數、反應速率、平衡標志以及平衡圖象等問題，題目難度中等，注意方法性問題的積累．