Question

【題目】在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，其化學平衡常數K與溫度t的關系如下表，完成下列問題。

t/℃	25	125	225	…
K	4.1×105	K1	K2	…

（1）該反應的化學平衡常數表達式為K=________；K1______K2（填“＞”“＜”或“＝”）；若增大壓強使平衡向正反應方向移動，則平衡常數_________（填“變”或“不變”）。

（2）判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是____________（填序號）：

A．2υH2（正）= 3υNH3（逆） B．混合氣體的密度保持不變

C．容器內壓強保持不變 D．N2的消耗速率等于H2的消耗速率

E．容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化 F．混合氣體的顏色保持不變

（3）將不同量的N2和H2分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行上述反應得到如下兩組數據：

實驗組	溫度（℃）	起始量（mol）		平衡量（mol）	達到平衡所需時間（min）
		N2	H2	NH3
1	650	2	4	0.9	9
2	900	1	2	0.3	0.01

實驗1中以υ(NH3)表示的反應速率為______，實驗2的速率比實驗1快的原因是____________；

（4）有人設計采用高性能質子導電材料SCY陶瓷（能傳遞H+），實現了常壓下既能合成氨又能發電的實驗裝置（如圖）。則其正極的電極反應為_____________。

Answer 1

【答案】 ＞ 不變 A、C、E 0.05mol/(Lmin) 實驗2溫度高于實驗1 N2+6e-+6H+=2NH3

【解析】

（1）在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＜0，平衡常數計算表達式K= ；反應是放熱反應，依據圖表數據分析，溫度升高，平衡逆向進行，平衡常數減小，壓強增大平衡正向進行但平衡常數不變；

（2）平衡標志最根本的依據是正反應速率等于逆反應速率，反應混合物中各組分的含量保持不變；

A、速率之比等于系數之比，2υH2（正）=3υNH3（逆），說明氨氣的正反應速率等于氨氣的逆反應速率，反應達到平衡，選項A符合；

B、反應體系中物質的質量始終不變，體積不變，密度始終不變，混合氣體的密度保持不變不能說明反應達到平衡狀態，選項B不符合；

C．該反應反應前后氣體分子物質的量減小，反應進行過程中容器內壓強減小，容器內壓強保持不變說明反應達到平衡狀態，選項C符合；

D．N2的消耗速率等于H2的消耗速率，說明反應沒有達到平衡狀態，選項D不符合；

E．氣體平均摩爾質量= 混合氣體總質量÷總物質的量 ，反應體系中物質的質量始終不變，該反應反應前后氣體分子物質的量減小，反應進行過程中氣體的平均相對分子質量增大，容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化能說明反應達到平衡狀態，選項E符合；

F．混合氣體是無色混合氣體，混合氣體的顏色保持不變不能說明反應達到平衡狀態，選項F不符合；

故答案為：A、C、E；

（3）實驗1中以υ（NH3）表示的反應速率= = =0.05mol/(Lmin)；根據表中數據，實驗2中反應物濃度比實驗1小，實驗2的溫度比實驗1高，實驗2的速率比實驗1快的原因是：實驗2的溫度比實驗1高，故答案為：實驗2溫度高于實驗1；

（4）合成氨的反應為，N2+3H22NH3。原電池中負極是物質失電子發生氧化反應，正極是物質得到電子發生還原反應，所以正極上發生反應的物質是N2，得到電子與氫離子結合生成氨氣；電極反應式為：N2+6e-+6H+=2NH3，故答案為：N2+6e-+6H+=2NH3 。