Question

氨的合成原理为：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）；△H=-92.4KJ•mol^-1．现在500℃、20MPa时，将N₂、H₂置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中各物质的物质的量变化如图．回答下列问题：
（1）10min内以NH₃表示的平均反应速率______；
（2）在10～20min内：NH₃浓度变化的原因可能是______；
A．加了催化剂   B．缩小容器体积    C．降低温度     D．增加NH₃物质的量
（3）第1次平衡的时间范围为：______平衡常数K₁=______（表达式），第2次平衡时NH₃的体积分数______；
（4）在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因：______．

Answer

（1）反应速率=计算；
（2）根据图象知，平衡向正反应方向移动，10min时是连续的，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明为使用催化剂；
（3）达到平衡状态时，物质的量不变，以此判断达到平衡的时间段，化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，第2次平衡时NH3的体积分数等于氨气的含量；
（4）25分钟，NH3的物质的量突然减少，而H2、N2的物质的量不变，说明应是分离出NH3．
【解析】
（1）反应速率===0.005mol/（L．min），
故答案为：0.005mol/（L．min）；
（2）由图可知，0-10分钟内△n（N2）=0.025mol×2=0.05mol；10-20分钟内△n′（N2）=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物质的量之比，所以，0-10分钟与10到20分钟两个时间段中，N2的反应速率之比为0.05mol：0.1mol=1：2；
由图象可知各组分物质的量变化增快，且10min时变化是连续的，20min达平衡时，△n′（N2）=0.025mol×4=0.1mol，
△n（H2）=0.025mol×12=0.3mol，△n（NH3）=0.025mol×8=0.2mol，物质的量变化之比等于化学计量数之比，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明10min可能改变的条件是使用催化剂，
故选A；
（3）由图象可以看出，当反应进行到时20-25min，各物质的量不变，说明反应达到平衡状态，
化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，所以其平衡常数K=，
第2次平衡时NH3的体积分数==45.5%，
故答案为：20-25min，，45.5%；
（4）第25分钟，NH3的物质的量突然减少，而H2、N2的物质的量不变，说明应是分离出NH3，
故答案为：分离出0.1molNH3．