Question

3．（1）某科研小组研究在其他条件不变的情况下，改变起始氢气物质的量（用n（H₂）表示）对N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0反应的影响，实验结果可表示成如图1所示的规律（图中T表示温度，n表示物质的量）：

①比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是c点．
②若容器容积为1L，且只加入反应物，当图中n=3mol时，反应达到平衡时H₂、N₂的转化率均为60%，此条件下（T₂），反应的平衡常数K=2.08（mol/L）^-2（精确到0.01）．
③图象中T₂低于T₁（填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”）．
（2）已知：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0．
①现取五等份NO₂，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO₂（g）?N₂O₄（g）．反应相同时间后，分别测定体系中NO₂的百分含量（NO₂%），并作出其随反应温度（T）变化的关系图．下列示意图2中，可能与实验结果相符的是BD．
②保持温度、体积不变，向上述平衡体系中再通入一定量的NO₂，则再次达平衡时NO₂的转化率增大（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”）．

Answer 1

分析 （1）①三点时温度相同，氢气量越大，氮气的转化率越大；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始 x       3          0
转化 0.6    1.8        1.2
平衡x-0.6   1.2        1.2
N₂的转化率为60%，则$\frac{0.6mol}{x}$×100%=60%，解得x=1mol，
据此求算平衡常数；
③由图可知，其它条件相同时，T₁先达到平衡且平衡时氨气的浓度小；
（2）①在恒容状态下，在五个相同的容器中同时通入等量的NO₂，反应相同时间．达到平衡状态之前，温度越高，反应速率越大，导致NO₂的百分含量越小；达到平衡后，因为该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO₂的百分含量随温度升高而升高；在D图中转折点为平衡状态，转折点左侧为平衡状态之前，右侧为平衡状态；
②保持温度体积不变，向上述平衡体系中再通入一定量的NO₂，相当增大压强．

解答 解：（1）①三点时温度相同，氢气量越大，氮气的转化率越大，则c点的转化率最高，
故答案为：c；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始 x      3          0
转化0.6    1.8       1.2
平衡x-0.6  1.2      1.2
N₂的转化率为60%，则$\frac{0.6mol}{x}$×100%=60%，解得x=1mol，
反应的平衡常数K=$\frac{[1.2mol/L]{\;}^{2}}{[0.4mol/L×[1.2mol/L]{\;}^{3}}$=2.08（mol/L）^-2，
故答案为：2.08（mol/L）^-2；
③由图可知，其它条件相同时，T₁先达到平衡且平衡时氨气的浓度小，则T₂低于T₁，
故答案为：低于；
（2）①A、因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO₂的百分含量随温度升高而升高，故A错误；
B、因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO₂的百分含量随温度升高而升高，故B正确；
C、若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO₂转化得快，导致NO₂的百分含量少的情况，不可能出现NO₂的百分含量不变的情况，故C错误；
D、在D图中转折点为平衡状态，转折点左则为未平衡状态，右则为平衡状态，反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，故D正确；
故选BD；
②保持温度体积不变，向上述平衡体系中再通入一定量的NO₂，相当增大压强，平衡正向移动，故答案为：增大．

点评 本题考查化学平衡的计算，化学反应速率、平衡移动原理及其应用，题目难度中等，明确化学平衡的三段法计算及图象的分析试剂解答本题的关键，注意温度对平衡移动的影响．