Question

化学反应原理在科研和工农业生产中有广泛应用。

（1）某化学兴趣小组进行工业合成氨的模拟研究，反应的方程式为N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） ΔH<0。

在l L密闭容器中加入0.1 mol N₂和0.3mol H₂，实验①、②、③中c（N₂）随时间（t）的变化如下图所示：实验②从初始到平衡的过程中，该反应的平均反应速率v（NH₃）＝____________；与实验①相比，实验②和实验③所改变的实验条件分别为下列选项中的___________、_________（填字母编号）。

A增大压强  B减小压强   C升高温度    D降低温度    E使用催化剂

（2）已知NO₂与N₂O₄可以相互转化：2NO₂（g）N₂O₄（g）。

①T℃时，将0.40 mol NO₂气体充入容积为2L的密闭容器中，达到平衡后，测得容器中c（N₂O₄）=0.05 mol/L，则该反应的平衡常数K=_____________；

②已知N₂O₄在较高温度下难以稳定存在，易转化为NO₂，若升高温度，上述反应的平衡常数K将__________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

③向绝热密闭容器中通入一定量的NO₂，某时间段内正反应速率随时问的变化如图所示。下列说法正确的是__________（填字母编号）。

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：a点小于b点

C．Δt₁=Δt₂时，NO₂的转化率：a～b段小于 b～c段

（3）25℃时，将a mol/L的氨水与b mol/L盐酸等体积混合，反应后溶液恰好显中性，则a__b。（填“>”、“<”或“=”）；用a、b表示NH₃H₂O的电离平衡常数K_b=________________。

Answer

（1）0.008 mol·L-1·min-1（1分） E（2分） C（2分）

（2）① 5 L ·mol -1（2分） ② 减小（1分）③ C（2分）

（3）＞（2分）；b×10-7/（a-b） mol·L-1（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据图示可知实验②从初始到平衡的过程中，该反应的平均反应速率v（N2）＝（0.1mol/L－0.06mol/L）÷10min＝0.004mol/（L·min）,由于v（NH3）：v（N2）＝2:1，所以v（NH3）＝2 v（N2）＝0.008mol /（L·min）；与实验①相比，实验②达到平衡所需要的时间短，反应速率快，而物质的平衡浓度没有变化，说明平衡没有发生移动，则所改变的实验条件是加入催化剂，选项是E；而实验③达到平衡所需要的时间短，反应速率快，而物质N2的平衡浓度比①高，说明平衡向逆反应方向移动，所改变的实验条件是升高温度，选项是C；

（2）已知NO2与N2O4可以相互转化：2NO2（g）N2O4（g）。

①T℃时，将0.40 mol NO2气体充入容积为2L的密闭容器中，在反应开始时c（NO2）＝0.20mol/L。达到平衡后，测得容器中c（N2O4）＝0.05 mol/L，根据方程式中物质反应的关系可知，消耗∆c（NO2）＝0.10mol/L.，所以c（NO2）＝0.10mol/L，则该反应的平衡常数K＝（mol/L）；

②已知N2O4在较高温度下难以稳定存在，易转化为NO2，说明升高温度，平衡逆向移动，根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，正反应是放热反应。则升高温度上述反应的平衡常数K将减小；

③A．根据图像可知正反应速率随时间的延长而升高，说明反应正向进行，反应在c点时显示的速率最大，但此时反应可能处于平衡状态，也可能未达到判断，不能判断反应是否处于平衡状态，A错误；B．由于反应是从正反应方向开始的，所以反应物的浓度会逐渐减小，当达到平衡时达到最小值，所以反应物浓度：a点大于b点，B错误；C．由于正反应是放热反应，所以Δt1＝Δt2时，温度在b～c段高于a～b段，因为温度对速率的影响大于浓度的影响，所以NO2的转化率：a～b段小于 b～c段，C正确。

（3）25℃时，将amol/L的氨水与b mol/L盐酸等体积混合，若二者的物质的量相等，则反应恰好产生NH4Cl，该盐是强酸弱碱盐，水解使溶液显酸性，若反应后溶液恰好显中性，则氨水应该稍微过量，所以a＞b；NH3·H2ONH4++OH-；当达到电离平衡时c（NH3·H2O）＝（a-b）mol/L，c（OH-）＝10-7mol/L，所以NH3H2O的电离平衡常数Kb＝。

考点：考查化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断、影响化学平衡的因素、物质的电离平衡产生的表达式的书写的知识。