Question

在一定条件下，将H₂和N₂置于一容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中H₂、N₂和NH₃的物质的量变化如图所示。

(1)反应开始10min内，NH₃的平均反应速率为__________。

(2)反应处于平衡状态的时间段是__________。

(3)判断该反应达到平衡状态的标志是__________(填字母)。

a．N₂和NH₃的浓度之比等于1：2

b．NH₃的百分含量保持不变

c．容器中气体的压强不变

d．3(NH₃)＝2(H₂)

e．容器中混合气体的密度保持不变

(4)图中10～20min内曲线发生变化的可能原因__________。

(5)25min时作出的改变是__________，此时_正___________逆(填“>”“<”或“＝”)。

Answer

0.005mol/(L·min) 20～25min，35～40min b、c 升高温度或使用了催化剂 分离出0.1molNH3 ＞

【解析】

根据来计算反应速率；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；当反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变；由图象可知10～20min时各组分物质的量变化加快，且10min时都是逐渐变化的，反应速率增大，且N2、H2物质的量减小，NH3的物质的量增多，故说明为使用催化剂或者升高温度；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，且此后N2、H2物质的量减小，NH3的物质的量增多，故平衡正向移动。

(1)从图中可知，NH3从0变为0.1mol，故故答案为：0.005mol•L-1•min-1；

(2)由图象可以看出，当反应进行到时20-25min，35-40min，各物质的物质的量保持不变，说明此时反应达到平衡状态，故答案为：20-25min，35-40min；

(3)a．N2和NH3浓度是否相等取决于反应的起始量和转化的程度，不能判断是否达到平衡，故a错误；

b．NH3百分含量保持不变，说明反应达到平衡状态，故b正确；

c．反应前后气体的物质的量不等，容器中气体的压强不变，说明达到平衡状态，故c正确；

d．3(NH3)＝2(H2)，并未指明正反应还是逆反应的速率，故无法判断正逆反应速率是否相等，故无法判断是否达到平衡状态，故d错误；

e．由于气体的质量和容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，容器中混合气体的密度都保持不变，故e错误；

故答案为：bc；

(4)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，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；由图象可知其他各组分物质的量变化加快，且10min时变化时各物质是连续变化的，20min达平衡时，说明10min可能改变的条件是升高温度或使用催化剂，故答案为：升高温度或使用了催化剂；

(5)从图中可知：第25分钟，NH3的物质的量突然减少了0.1mol，而H2、N2的物质的量不变，说明应是分离出NH3，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：分离出0.1molNH3；＞。