Question

（2012?成都模擬）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=

c2(NH3)

c3(H2)×c(N2)

；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

不變

（填“變”或“不變”）．
（2）判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是

ACE

（填序號）：
A．2VH₂（正）=3VNH₃（逆）
B．N₂的消耗速率等于H₂的消耗速率
C． 溶器內壓強保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
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v（NH₃）表示的反應速率為

0.05mol/L?min

，實驗2的速率比實驗1快的原因是

實驗2溫度高于實驗1

；
（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

N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

．

Answer 1

分析：（1）依據平衡常數概念寫出計算表達式，用平衡生成物濃度的冪次方乘積除以反應物濃度的冪次方乘積；平衡常數隨溫度變化，與壓強和濃度變化無關，平衡常數變化結合反應一定原理分析判斷；
（2）直接標志：①速率關系：正反應速率與逆反應速率相等，②反應體系中各物質的百分含量保持不變．
 間接標志：①混合氣體的總壓強、總體積、總物質的量不隨時間的改變而改變（m+n≠p+q）；②各物質的濃度、物質的量不隨時間的改變而改變；③各氣體的體積、各氣體的分壓不隨時間的改變而改變；
（3）依據化學反應速率概念結合圖表中的數據計算分析，化學反應的速率影響因素分析判斷速率大小；
（4）總反應式為：N₂+3H₂?2NH₃．作為發電裝置是原電池原理，負極上失電子發生氧化反應，正極上得到電子發生還原反應．

解答：解：（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為=

c2(NH3)

c3(H2)×c(N2)

；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，故答案為：

c2(NH3)

c3(H2)×c(N2)

；＞；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，2VH₂（正）=3VNH₃（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，故A符合；
B、N₂的消耗速率等于H₂的消耗速率，只能說明反應正向進行，不能說明反應達到平衡，故B不符合；
C． 溶器內壓強保持不變，反應前后氣體體積減小，壓強不變，說明平衡不變，故C符合；
D．反應體系中 物質質量守恒，體積相同，密度不變，反應進行過程中，平衡狀態混合氣體的密度保持不變，故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

，反應中質量不變，反應前后氣體物質的量減小，容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化，證明反應達到平衡，故E符合；
F．混合氣體的顏色保持不變，混合氣體是無色混合氣體，故F不符合；
故答案為：A、C、E；
（3）實驗1中以v（NH₃）表示的反應速率=

氨氣的生成濃度

時間

=

0.9mol 2L

9min

=0.05mol/L?min；影響化學反應的因素中 溫度變化是影響最大的，鎂升高10°C，反應速率增大到原來的2-4倍實驗2是900°C進行的反應，實驗2的速率比實驗1快，故答案為：實驗2溫度高于實驗1；
（4）合成氨的反應為，N₂+3H₂?2NH₃．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 ．

點評：本題考查了平衡常數的計算應用，影響因素的分析判斷，平衡標志的判斷，反應速率的計算，原電池電極反應的書寫方法，題目難度中等．