化学
把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为氮的固定．生物固氮和大气固氮（闪电时N2转化为NO）属于自然固氮，这远不能满足人类的需要．工业固氮（合成氨）是目前人工固氮的主要方法．有关大气固氮和工业固氮的平衡常数K值分别如下表一和表二．表一：N2+O2⇌2NO 温度 27℃ 2000℃ K值 3.84×10-31 0.1 表二：N2+3H2⇌2NH3 温度 25℃ 350℃ 400℃ 450℃ K值 5&tim

2019-04-28

把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为氮的固定．生物固氮和大气固氮（闪电时N2转化为NO）属于自然固氮，这远不能满足人类的需要．工业固氮（合成氨）是目前人工固氮的主要方法．有关大气固氮和工业固氮的平衡常数K值分别如下表一和表二．
表一：N2+O2⇌2NO
温度 27℃ 2000℃
K值 3.84×10-31 0.1
表二：N2+3H2⇌2NH3
温度 25℃ 350℃ 400℃ 450℃
K值 5×108 1.847 0.507 0.152
（1）根据上表中的数据分析，下列说法正确的是___（填字母序号）．
A．大气固氮是吸热反应，工业固氮是放热反应
B．人类大规模模拟大气固氮是没有意义的
C．在常温下，增加工业固氮的容器的压强，K值会改变
D．工业固氮分离出NH3时，使H2的转化率和反应速率都增大
（2）已知反应N2+O2⇌2NO在2404℃时，平衡常数K=6.4×10-3．请回答下列问题：
①该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol•L-1、4.0×10-2mol∙L-1和3.0×10-3mol∙L-1，此时反应___（填“达平衡状态”、“正向进行”或“逆向进行”），理由是___．
②将一定量的N2、O2的混合气体充入某一恒温恒容的密闭容器中，图1变化趋势中正确的是___（填字母序号）．
作业帮
③向某一恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态．与原平衡状态相比，此时平衡混合气体中NO的体积分数___（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）向某一密闭容器中加入4mol NH3、1.2mol H2和一定量的N2三种气体，一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如图2甲所示（已知0～t1阶段保持恒温、恒容，且c（N2）未画出）．图2乙为t2时刻后改变反应条件，反应速率随时间的变化情况，已知在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件．
①若t1=15s，则t0～t1阶段的反应速率为υ（H2）=___．
②N2的起始物质的量为___．
③下列说法中能表明上述反应已达到平衡状态的是___（填字母序号）．
A．NH3的百分含量不再变化
B．容器的总压强不再变化
C．混合气体的密度不再变化
D．3个H-H 键断裂的同时有6个H-N键断裂
④t4时刻改变的条件为___，t5时刻改变的条件为___．
优质解答
（1）A、从表一可以看出，随着温度的升高，K值增大，表明正向是吸热的方向；从表二可以看出，温度越高，平衡常数越小，表明正向是一个放热的方向，故A正确；
B、从表一数据还可以看出，即使是升高到2000℃，氮气与氧气生成一氧化氮的平衡常数也只达到0.1，但是对于人工合成氨来说，就是在25℃，其平衡常数也达到了5×108，表明人类大规模模拟大气固氮是没有意义的，这种说法正确，故B正确；
C、K值只随温度的改变而改变，不随压强的改变而改变，故C错误；
D、工业固氮分离出NH3时，减小生成物浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大，但是，反应物浓度没有增大，故H2的反应速率没有增大，故D错误；
故选A、B；
（2）①反应的化学方程式为：N2+O2⇌2NO，其浓度商为：
(3.0×10-3)2
(2.5×10-1)×(4.0×10-2)
=9×10-7<K=6.4×10-3，即化学平衡向正反应方向移动，故答案为：正向进行、Q=
(3.0×10-3)2
(2.5×10-1)×(4.0×10-2)
<K，故平衡正向进行；
②A、根据表一数据可知，K随温度升高，而增大，故A正确；
B、催化剂只加快反应速率，不影响化学平衡移动，由于图象中，达平衡时，NO浓度不同，即化学平衡发生了移动，与图象不符，故B错误；
C、温度越高，反应速率加快，达平衡所需时间短，即T1>T2，故T1时先达平衡；又由于正反应吸热，故温度越高，氮气转化率越高，故C正确；
故选：A、C；
③向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，增大压强，化学平衡不发生移动，即新化学平衡状态与原平衡状态相比，平衡混合气中NO的体积分数不变，
故答案为：不变；
（3）①①由图可知，t0-t1阶段H2浓度变化量为0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，故v（H2）=
0.3mol/L
15s
=0.02mol/（L•min），
故答案为：0.02mol/（L•min）；
②反应后氢气的浓度增大了0.3mol/L，已知反应方程式为：NH3⇌N2+3H2，则氮气的浓度增大为0.1mol/L，所以氮气的起始浓度为0.4mol/L-0.1mol/L=0.3mol/L；N2的起始物质的量为0.3mol/L×4L=1.2mol；
故答案为：1.2mol；
③发生反应为2NH3（g）⇌N2（g）+3H2（g）△H>0，
A．NH3的百分含量不再变化，即化学平衡不再发生移动，达到化学平衡状态，故A正确；
B．随反应进行容器内压强增大，容器内压强不再发生变化，说明达到平衡状态，故B正确；
C．容器内混合气体的总质量不变，容器的容积不变，容器内气体密度始终不发生变化，故C错误；
D．三个H-H 键断裂表示逆速率，有六个H-N键断裂表示正速率，而且正逆速率之比为计量数之比，则说明达到平衡状态，故D正确；
故答案为：ABD；
④t4时刻，正逆反应速率均降低相同程度，即化学平衡不移动；由于该可逆反应反应前后气体体积不变，即压强改变时，化学平衡不移动，可知t4时刻，改变条件为减小压强；t5时刻，正逆反应速率均增大，且正反应速率增大程度大，即化学平衡向右移动，由于正反应方向吸热，则可知：t5时刻，改变条件为升高温度，
故答案为：减小压强；升高温度． （1）A、从表一可以看出，随着温度的升高，K值增大，表明正向是吸热的方向；从表二可以看出，温度越高，平衡常数越小，表明正向是一个放热的方向，故A正确；
B、从表一数据还可以看出，即使是升高到2000℃，氮气与氧气生成一氧化氮的平衡常数也只达到0.1，但是对于人工合成氨来说，就是在25℃，其平衡常数也达到了5×108，表明人类大规模模拟大气固氮是没有意义的，这种说法正确，故B正确；
C、K值只随温度的改变而改变，不随压强的改变而改变，故C错误；
D、工业固氮分离出NH3时，减小生成物浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大，但是，反应物浓度没有增大，故H2的反应速率没有增大，故D错误；
故选A、B；
（2）①反应的化学方程式为：N2+O2⇌2NO，其浓度商为：
(3.0×10-3)2
(2.5×10-1)×(4.0×10-2)
=9×10-7<K=6.4×10-3，即化学平衡向正反应方向移动，故答案为：正向进行、Q=
(3.0×10-3)2
(2.5×10-1)×(4.0×10-2)
<K，故平衡正向进行；
②A、根据表一数据可知，K随温度升高，而增大，故A正确；
B、催化剂只加快反应速率，不影响化学平衡移动，由于图象中，达平衡时，NO浓度不同，即化学平衡发生了移动，与图象不符，故B错误；
C、温度越高，反应速率加快，达平衡所需时间短，即T1>T2，故T1时先达平衡；又由于正反应吸热，故温度越高，氮气转化率越高，故C正确；
故选：A、C；
③向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，增大压强，化学平衡不发生移动，即新化学平衡状态与原平衡状态相比，平衡混合气中NO的体积分数不变，
故答案为：不变；
（3）①①由图可知，t0-t1阶段H2浓度变化量为0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，故v（H2）=
0.3mol/L
15s
=0.02mol/（L•min），
故答案为：0.02mol/（L•min）；
②反应后氢气的浓度增大了0.3mol/L，已知反应方程式为：NH3⇌N2+3H2，则氮气的浓度增大为0.1mol/L，所以氮气的起始浓度为0.4mol/L-0.1mol/L=0.3mol/L；N2的起始物质的量为0.3mol/L×4L=1.2mol；
故答案为：1.2mol；
③发生反应为2NH3（g）⇌N2（g）+3H2（g）△H>0，
A．NH3的百分含量不再变化，即化学平衡不再发生移动，达到化学平衡状态，故A正确；
B．随反应进行容器内压强增大，容器内压强不再发生变化，说明达到平衡状态，故B正确；
C．容器内混合气体的总质量不变，容器的容积不变，容器内气体密度始终不发生变化，故C错误；
D．三个H-H 键断裂表示逆速率，有六个H-N键断裂表示正速率，而且正逆速率之比为计量数之比，则说明达到平衡状态，故D正确；
故答案为：ABD；
④t4时刻，正逆反应速率均降低相同程度，即化学平衡不移动；由于该可逆反应反应前后气体体积不变，即压强改变时，化学平衡不移动，可知t4时刻，改变条件为减小压强；t5时刻，正逆反应速率均增大，且正反应速率增大程度大，即化学平衡向右移动，由于正反应方向吸热，则可知：t5时刻，改变条件为升高温度，
故答案为：减小压强；升高温度．
相关问答