Question

(10分)在一容积为2 L的密闭容器中，加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂，在一定条件下发生反应：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)　ΔH＜0

反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如下图所示，请回答下列问题：

(1)根据上图，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(NH₃)为______________．

(2)该反应达到平衡时H₂的转化率________．

(3)反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，达到新平衡时NH₃的物质的量浓度不可能为____________．(填序号)

A、0.20 mol·L^－1   b、0.12 mol·L^{－1   c}、0.10 mol·L^－1   d、0.08 mol·L^－1

(4)在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH₃的浓度约为0.25 mol·L^－1)，请在上图中画出第5分钟末到此平衡时NH₃浓度的变化曲线．

（5）如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时NH₃的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量n（N₂）、n（H₂）、n（NH₃）分别为a、b、c，则a、b、c之间应该满足的关系式为：                                

(6)若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁      K₂（填“＞”  “=” 或 “＜” ）。

Answer

(1)0.025 mol/(L·min)  (2)50%    (3)a、c    (4)向正反应方向

（5）a+c/2=0.2 ；b+3c/2=0.6       （6）>

【解析】（1）根据图像可判断反应进行到4min时达到平衡状态，此时氨气的浓度0.10mol/L，所以其反应速率为。

（2）因为氨气的物质的量是0.1mol/L×2L＝0.2mol。根据方程式可知，消耗氢气是0.3mol，所以其转化率是。

（3）平衡时氮气、氢气和氨气的浓度分别为0.05mol/L、0.15mol/L、0.1mol/L。因为反应是可逆反应，若氢气和氮气完全转化为氨气，氨气是0.2mol/L，所以氨气的浓度一定小于0.2mol/L。因为改变温度平衡一定发生移动，所以氨气的浓度不可能在满足0.1mol/L。因此答案是a、c。

（4）容器容积缩小，压强增大，平衡向正反应方向移动，平衡时NH3浓度的变化曲线为

（5）要满足题中条件，则经过换算后氢气和氮气的物质的量必须分别满足0.6mol和0.2mol。即a+c/2=0.2 ；b+3c/2=0.6。

（6）反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。