Question

500℃时，将H₂和N₂置于一容积为2 L的密闭容器中发生反应。反应过程中H₂、N₂和NH₃物质的量变化如图所示，分析图像完成下列问题：

(1)0～10分钟，N₂的平均反应速率为________mol·L^－1·min^－1,0～10分钟与10～20分钟两个时间段中，N₂的反应速率之比为________。反应在第10 min可能改变的条件是________，运用图像信息说明该条件不是升温的原因：________。

(2)计算500℃时，反应N₂＋3H₂2NH₃的平衡常数K的数值为________。保持温度不变，反应进行至25 min时，抽去0.1 mol氨，此时平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。保持体积不变，达到新平衡后的正反应的化学反应速率比原平衡状态________(填“大”“小”或“不变”)。

(3)在上图中画出25～40 min时间段内N₂的物质的量的变化图像。

Answer

(1)0.0025；1：2；加入催化剂；三种气体物质的速率增加倍数相同 (2)426.7；不变；小 (3)如图所示。

【解析】(1)由图像和速率的计算公式可求知0～10 min，v(N2)＝0.05 mol/(2 L×10 min)＝0.0025 mol·L－1·min－1；10～20 min，v(N2)＝0.1 mol/(2 L×10 min)＝0.005 mol·L－1·min－1，所以0～10 min与10～20 min的v(N2)之比为1：2；根据计算10～20 min的v(N2)，v(H2)，v(NH3)知，三者均增大为原来的2倍，故在10 min时应该是加入了催化剂，而不是升温。(2)500°C时，根据平衡常数K的计算公式即可求得平衡常数K的数值，K＝c2(NH3)/c(N2)c3(H2)＝0.152/(0.125×0.0753)≈426.7，K只受温度影响，所以减少NH3的量K值不变，但NH3减少后，由于体积不变，浓度减小，故反应速率减小。