Question

6．某科研小組研究在其他條件不變的情況下，改變起始氫氣物質的量[用n（H₂）表示]對N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol 反應的影響，實驗結果可表示成如圖所示的規(guī)律（T表示溫度，n表示物質的量）：
（1）如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時，正確的描述是b（選填編號）．
a．2v_正（NH₃）=3v_逆（H₂）      b．NH₃的質量保持不變
c．v（H₂）=3v（N₂）              d．反應物不再轉化為生成物
（2）比較在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應物N₂的轉化率最高的是c，反應速率最快的是c．
（3）圖象中T₁＞T₂（填“＜”、“＞”或“=”，下同），為什么該反應的正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動；若在溫度為T₁、T₂時，反應的平衡常數分別為K₁、K₂，則K₁＜K₂．
如果上述反應的平衡常數K值變大，該反應c（選填編號）．
a．一定向正反應方向移動             b．可能是增大壓強
c．一定向逆反應方向移動             d．達到新平衡時反應速率增大
e．達到新平衡時反應速率減小
（4）T₂條件下，若容器容積為2L，氫氣物質的量為n mol，反應達到平衡時N₂和H₂的轉化率均為60%，則在起始時體系中加入N₂的物質的量為1mol（用含n的代數式表示）；若n（H₂）=3mol，反應的平衡常數K=$\frac{25}{3}$（具體數值，用分數表示）．

Answer 1

分析 （1）可逆反應達到平衡狀態(tài)時正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量、物質的量濃度、百分含量及由此引起的一系列物理量不變；
（2）a、b、c三點，n（H₂）越大，平衡正向移動的程度越大，N₂的轉化率越大；壓強越大反應速率越快；
（3）氫氣的物質的量相同時，該反應的正反應是放熱反應，溫度越高越抑制平衡正向移動；溫度越高平衡逆向移動，導致平衡常數減�。�
化學平衡常數只與溫度有關，化學平衡常數K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
（4）T₂條件下，若容器容積為2L，氫氣物質的量為n mol，反應達到平衡時N₂和H₂的轉化率均為60%，則參加反應的n（H₂）=60%nmol，根據方程式知，則在起始時體系中加入N₂的n（N₂）=$\frac{\frac{1}{3}×60%nmol}{60%}$=$\frac{1}{3}$nmol；
若n（H₂）=3mol，n（N₂）=1mol，反應達到平衡時N₂和H₂的轉化率均為60%，則平衡時c（H₂）=$\frac{3mol×（1-60%）}{2L}$=0.6mol/L，c（N₂）=$\frac{1mol×（1-60%）}{2L}$=0.2mol/L，c（NH₃）=$\frac{3mol×60%×\frac{2}{3}}{2L}$=0.6mol/L，反應的平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$．

解答 解：（1）a．v_正（NH₃）：v_逆（H₂）=2：3時該反應達到平衡狀態(tài)，所以當2v_正（NH₃）=3v_逆（H₂） 時該反應沒有達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
b．NH₃的質量保持不變時，正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
c．v（H₂）=3v（N₂）時，沒有明確正逆反應速率，所以無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
d．可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，反應不停止，故錯誤；
故選b；
（2）a、b、c三點中，n（H₂）越大，平衡正向移動的程度越大，N₂的轉化率越大，c點時氫氣的物質的量最大，c點N₂的轉化率最高，壓強越大反應速率越快，則氫氣物質的量越大壓強越大，反應速率越快，則反應速率最快的是c點，故答案為：c；c；
（3）氫氣的物質的量相同時，該反應的正反應是放熱反應，溫度越高越抑制平衡正向移動，所以T₁＞T₂；溫度越高平衡逆向移動，導致平衡常數減小，T₁＞T₂，則平衡常數K₁＜K₂，
化學平衡常數只與溫度有關，化學平衡常數K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，如果上述反應的平衡常數K值變大，該反應一定向逆反應方向移動，
故答案為：＞；該反應的正反應是放熱反應，升高平衡平衡逆向移動；＜；c；
（4）T₂條件下，若容器容積為2L，氫氣物質的量為n mol，反應達到平衡時N₂和H₂的轉化率均為60%，則參加反應的n（H₂）=60%nmol，根據方程式知，則在起始時體系中加入N₂的n（N₂）=$\frac{\frac{1}{3}×60%nmol}{60%}$=$\frac{1}{3}$nmol；
若n（H₂）=3mol，n（N₂）=1mol，反應達到平衡時N₂和H₂的轉化率均為60%，則平衡時c（H₂）=$\frac{3mol×（1-60%）}{2L}$=0.6mol/L，c（N₂）=$\frac{1mol×（1-60%）}{2L}$=0.2mol/L，c（NH₃）=$\frac{3mol×60%×\frac{2}{3}}{2L}$=0.6mol/L，
反應的平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{6}^{2}}{0．{6}^{3}×0.2}$=$\frac{25}{3}$，
故答案為：1；$\frac{25}{3}$．

點評 本題考查較綜合，涉及化學平衡計算、化學平衡狀態(tài)判斷、化學平衡影響因素等知識點，為高頻考點，明確化學平衡原理及化學平衡常數含義是解本題關鍵，注意：化學平衡常數只與溫度有關，與各物質的濃度及各物質的轉化率無關．