Question

（16分）氨是重要的氮肥，合成原理为：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol。回答下列问题：

（1）写出平衡常数K的表达式______________，如果降低温度，该反应K值________，化学反应速率________，N₂的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（2）在500℃、20 MPa时，将N₂、H₂置于一个容积为2 L的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的量变化如图所示，回答下列问题：

①10 min内以NH₃表示的平均反应速率：_________________________。

②在10～20 min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次平衡的时间为：____________，第2次平衡的时间为：____________，第1次平衡：平衡常数K₁＝___________________ (带数据的表达式)，第2次平衡时NH₃的体积分数__________；

④在反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因： ______________________________________，

达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K₂         K₁，(填“大于”、“小于”或“等于”)。

Answer

（1）c(NH3)2/c(H2)3c(N2)；增大；减小；增大

（2）①0.005mol/(L•min)；②AB

③20-25min；35-40min；K1＝0.152/0.125×0.0753；45.5%

④移走0.1mol氨气；等于

【解析】

试题分析：（1）根据平衡常数的定义可知，该反应的平衡常数K的表达式K=c(NH3)2/c(H2)3c(N2)；该反应是放热反应，所以降低温度，平衡正向移动，K值增大；反应速率减小，因为平衡正向移动，所以氮气的转化率增大；

（2）①10 min内NH3浓度增加0.1mol/2L=0.05mol/L，所以以氨气表示的反应速率为0.05mol/L/10min=0.005mol/(L•min)；

②在10～20 min内：NH3物质的量增大比前10min增大的多，在第10min时物质的量都未改变，所以反应速率加快，可能是使用了催化剂，或者缩小容器的体积，浓度增大，反应速率加快，答案选AB；

③由图可知，第一次平衡的时间是20-25min，第二次平衡的时间是35-40min；第1次平衡：氮气的物质的量浓度是0.25mol/2L=0.125mol/L，氢气的浓度是0.15mol/2L=0.075mol/L，氨气的平衡浓度是0.3mol/2L=0.15mol/L,所以平衡常数K1＝0.152/0.125×0.0753；第2次平衡时NH3的物质的量是0.25mol，氮气、氢气的物质的量分别是0.225mol、0.075mol，所以氨气的体积分数也是物质的量分数为0.25/(0.25+0.225+0.075) ×100%=45.5%；

④在反应进行至25 min时，氨气的物质的量陡然由0.3mol减少到0.2mol，而氮气、氢气的物质的量不变，所以曲线发生变化的原因是移走0.1mol氨气；两次平衡的温度相同，所以平衡常数相同。

考点：考查对反应速率的计算，化学平衡常数的计算，条件对平衡的影响