Question

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为：

N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol

据此回答以下问题：

（1）①该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。

②根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应，温度越高，其平衡常数的值越________。

（2）某温度下，若把1 mol N₂与3 mol H₂置于体积为1L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为1/3，则该温度下反应的K的计算式＝________(用分数表示)。能说明该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。

a．容器内的密度保持不变

b．容器内压强保持不变

c．v正(N₂)＝2v逆(NH₃)

d．混合气体中c(NH₃)不变

（3）对于合成氨反应而言，下列有关图像一定正确的是(选填序号)________。

（4）相同温度下，有恒容密闭容器A和恒压密闭容器B，两容器中均充入1 mol N₂和3 mol H₂，此时两容器的体积相等。在一定条件下反应达到平衡状态，A中NH₃的体积分数为a，放出热量Q₁ kJ；B中NH₃的体积分数为b，放出热量Q₂ kJ。则：a________b(填“>”、“＝”或“＜”，下同)，Q₁________Q₂，Q₁________92.4。

Answer

（1）①

②小

（2）；bd

（3）ac

（4）＜ ；＜；＜

【解析】

试题分析：（1）①K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则该反应的平衡常数为：K= ，

故答案为：；

②该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数K减小，温度越高，K越小，故答案为：小；

（2）设氮气消耗物质的量为x

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

开始 1 3 0

转化 x 3x 2x

平衡1-x 3-3x 2x

平衡混合气体中氨的体积分数为20%，×100%=1/3，解得：x=0.5，平衡常数K=；

由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，则：

a．容器的体积、气体的质量始终不变，则容器内的密度保持不变，不能判断平衡，故a错误；

b．该反应为反应前后体积不等的反应，则容器内压强保持不变，达到平衡，故b正确；

c．υ正（N2）=2υ逆（NH3），正逆反应速率不等，反应没有达到平衡，故c错误；

d．混合气体中 c（NH3）不变，为平衡的特征，达到平衡，故d正确；

故答案为：；bd；

（3）a．先出现拐点的先达到平衡，则T2大，温度高，平衡逆向移动，与图象一致，故a正确；

b．平衡时浓度不一定相等，平衡浓度取决起始浓度和转化率，图象表示错误，故b错误；

c．使用催化剂加快反应速率，对平衡无影响，平衡时物质的浓度不变，与图象一致，故c正确；

故答案为：ac；

（4）恒容密闭容器A，反应达到平衡状态，A中NH3的体积分数为a，放出热量Q1kJ，而恒压密闭容器B，均充入1mol N2和3molH2，反应发生后总物质的量减少，由pV=nRT可知，相对于A来说，相当于B加压，则平衡正向移动，氨气的体积分数变大，所以a＜b，B中放出的热量对，则Q1＜Q2，热化学方程式中反应热为完全反应放出的热量，而A中不能完全转化，放出的热量少，则Q1＜92.4，

故答案为：＜；＜；＜。

考点：考查化学反应速率和化学平衡计算；化学平衡状态判断