Question

【題目】氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應的熱化方程式如下：

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol

（1）當合成氨反應達到平衡后，改變某一外界條件(不改變N2、H2和NH3的量)，反應速率與時間的關系如下圖所示。

圖中t1時引起平衡移動的條件可能是 ，其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時間是 ，若t0-t1，t1-t3，t3-t5這三段平衡常數分別用K1，K2，K3表示，那么K1，K2，K3的大小關系是____________。

（2）若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，平衡 移動（填“向左”、“ 向右”或“不”）；使用催化劑反應的ΔH （填“增大”、“減小”或“不改變”）。

（3）溫度為T ℃時，將2a mol H2和 a mol N2放入0.5 L密閉容器中，充分反應后測得N2的轉化率為50%。則反應的平衡常數為____________。

Answer 1

【答案】

（1）增大壓強；t2－t3 ；K3<K1=K2

（2）向左；不改變（3）

【解析】

試題分析：（1）N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol，反應是放熱反應，反應前后氣體體積減小，依據反應速率與時間的關系圖象分析，t1時正逆反應速率都增大，平衡正向移動，引起平衡移動的條件可能是增大壓強；t3時是升高溫度，正逆反應速率都增大，平衡逆向移動，NH3的含量減少；t5時是加入催化劑，正逆反應速率不變，NH3的含量不變，所以平衡混合物中NH3的含量最高的一段時間是t2－t3；平衡常數隨溫度變化，升高溫度平衡左移，平衡常數減小，那么K1，K2，K3的大小關系是：K1=K2＞K3；

（2）若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，為保持恒壓，體積增大，平衡向逆向進行；催化劑改變反應速率，不改變化學平衡，反應焓變不變；

（3）溫度為T℃時，將2a mol H2和 a mol N2放入0.5L密閉容器中，充分反應后測得N2的轉化率為50%。則反應的平衡常數可以列出三段式計算平衡濃度，依據平衡常數概念計算：

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

開始 2amol/L 4amol/L 0

反應 amol/L 3amol/L 2amol/L

平衡 amol/L amol/L 2amol/L

所以化學平衡常數K==（mol/L）-2；