Question

(14 分)在T₁℃時，向容積為2 L 的密閉容器甲中加人1mol N₁、3mol H₂及少量固體催  化劑，發生反應N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)；△H＜0，10min時各物質的濃度不再變化，測得NH₃ 的體積分數為25% 。
(1) 該反應在0 ~l0min 時間內H₂的平均反應速率為______，N₂的轉化率為______。
   (2)在T₁℃時，若起始時在容器甲中加入0.5mol N₂、1.5mol H₂、0.5mol NH₃ ，則達到平衡時NH₃的體積分數______ (填選項字母) 。
a.大于25%    b.等于25%    c.小于25% 
(3)右圖是在T₁℃時密閉容器甲中H₂的體積分數隨時間t的變化曲線，請在該圖中補畫出該反應在T₂℃（T₁＞T₂）時H₂的體積分數隨時間t的變化曲線。
(4)若保持T₁℃，在體積也為2 L 的密閉容器乙中通入一定量的N₂、H₂、NH₃，欲使平衡時容器乙中各物質的物質的量與容器甲中完全相同，且起始時反應向正反應方向進行，則通入H₂的物質的量x的取值范圍是____________。

Answer 1

⑴0.06mol·L^－1·min^－1   (2分)    40％  (3分)   ⑵ c   (3分)
⑶    (3分)    ⑷ 1.8mol< x <3mol  (3分)

（1）設達平衡時，體系內生成2x mol NH₃，則有：，解得x＝0.4mol，△c(H₂)＝0.6mol·L^-1，△t＝10min，故v(H₂)＝0.06mol·L^-1 ·min^－1。N₂的轉化率＝＝40％。
（2）加入0.5mol N₂、1.5mol H₂、0.5mol NH₃相當于加入0.75mol N₂、2.25mol H₂，與原平衡相比，N₂、H₂濃度都小于原平衡，所以降低濃度導致反應物的轉化率降低，達平衡時體系內NH₃的體積分數小于25％。
（3）因T₂>T₁，所以在T₂溫度下反應速率更快，達平衡時間更短，但達平衡時H₂的體積分數比T₁時高，據此可畫出對應變化曲線。
（4）甲容器中達平衡時n(H₂)＝1.8mol，所以x至少應大于1.8mol，要使大平衡時N₂、H₂、NH₃濃度與甲平衡相同，則x<3mol，故有：1.8mol<x<3mol。