Question

在一容积为2L的密闭容器中，加入0.2mol的N₂和0.6mol的H₂，在一定条件下发生反应：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H＜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，氢气的平均反应速率v（H₂）为    ．
（2）该反应达到平衡时N₂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，则NH₃的物质的量浓度不可能为    ．（填序号）
a．0.20mol•L^-1 b．0.12mol•L^-1 c．0.10mol•L^-1  d．0.08mol•L^-1
（4）请写出该反应的平衡常数表达式    ，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“＜”）．
（5）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，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．

Answer

（1）由图可知，达到平衡时氨气增加0.10mol/L，先计算其反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的速率；
（2）由N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）可知，生成氨气0.2mol时参加反应的氮气为0.1mol，以此计算转化率；
（3）△H＜0，该反应为放热反应，升高温度逆向移动，其浓度减小，降低温度，正向移动，浓度增大，但反应物不能完全反应；
（4）平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，该反应为放热反应，温度越大，平衡常数越小；
（5）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大，平衡正向移动，氨气的浓度增大，在第8分钟末达到新的平衡时NH3的浓度约为0.25mol•L-1．
【解析】
（1）由图可知，达到平衡时氨气增加0.10mol/L，其反应速率为=0.025mol/（L．min），
由利用反应速率之比等于化学计量数之比，则氢气的速率为×0.025mol/（L．min）=0.0375mol/（L．min），
故答案为：0.0375mol/（L．min）；
（2）由N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）可知，生成氨气0.2mol时参加反应的氮气为0.1mol，所以氮气的转化率为×100%=50%，
故答案为：50%；
（3）△H＜0，该反应为放热反应，升高温度逆向移动，其浓度减小，降低温度，正向移动，浓度增大，但反应物不能完全反应，
所以0＜c（NH3）＜0.2mol/L，即NH3的物质的量浓度不可能为0.2mol/L，故答案为：a；
（4）平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则K=，该反应为放热反应，温度越大，平衡常数越小，
反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，所以K1＞K2，故答案为：K=；＞；
（5）第5分钟末将容器的体积缩小一半后，压强增大，平衡正向移动，氨气的浓度增大，在第8分钟末达到新的平衡时NH3的浓度约为0.25mol•L-1，
则图象为，故答案为：．