Question

（12分）氨是重要的氮肥，合成原理为：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。回答下列问题：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物质的量随时间的变化如图所示，回答下列问题：

（1）10 min内 以NH₃表示的平均反应速率为_________________________

（2）在10～20 min内， NH₃浓度变化的原因可能是(  )

A．使用了催化剂         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：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）0.005 mol/(L·min)；（2）A、B；（3）；45.5%。

（4）移走0.1 mol NH3；等于。

【解析】

试题分析：（1）10 min内 以NH3表示的平均反应速率为V(NH3)=0.1mol÷2 L÷10 min =0.005 mol/(L·min)；（2）根据图像可知：在10～20 min内，反应速率突然增大，达到平衡所需要的时间缩短。A．使用了催化剂，化学反应速率大大加快，正确。B．缩小容器体积，物质的浓度增大，反应速率大大加快，正确。C．降低温度，反应速率减慢，与图像不符合，错误。D．增加NH3物质的量，会使氨的物质的量突然增大，图像不符合，错误。（3）第1次平衡：c(H2)=0.15mol÷2 L=0.075mol/L；c(N2)= 0.25mol÷2 L=0.125mol/L；c(NH3)=0.3 mol÷2 L=0.15mol/L，所以化学平衡常数。第2次平衡时NH3的体积是n(NH3)=0.25mol，n(H2)=0.075mol，n(N2)=0.225mol。所以NH3的体积分数是[0.25mol÷(0.25mol+0.075mol+0.225mol)]×100％= 45.5%。（4）在反应进行至25 min时，H2、N2的物质的量不变；NH3的物质的量突然减小0.1mol，因此曲线发生变化的原因是移走0.1 mol NH3；由于温度不变，所以达第二次平衡时，新平衡的平衡常数不变，因此K2=K1。

考点：考查化学反应速率、化学平衡常数的计算及化学平衡常数的比较的知识。