Question

在一定條件下，合成塔中氮氣和氫氣的起始濃度分別為a mol?L^-1和b mol?L^-1，反應為：N₂+3H₂?2NH₃，氨氣的濃度隨時間變化如圖所示．
（1）反應到5min時，氫氣反應速率    ．A的平衡常數為    （用含a，b的表達式表示）
（2）在10min時采取的措施是    ；
（3）-50°C時，液氨存在如下電離：2NH₃?NH₄⁺+NH^-₂，K=2×10^-12，往液氨中加入NH₄Cl固體，K    2×10^-12（填“＜”、“＞”或“=”）
（4）已知2A₂（g）+B₂（g）═2C₃（g）；△H=-a kJ/mol（a＞0），在一個有催化劑的固定容積的容器中加入2mol A₂和1mol B₂，在500℃時充分反應達平衡后C₃的濃度為w mol/L，放出熱量b kJ．若在原來的容器中，只加入2mol C₃，500℃時充分反應達平衡后，吸收熱量c kJ，a、b、c之間滿足何種關系    （用代數式表示）

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖可知，反應到5min時達平衡狀態，氨氣的濃度為4mol/L，根據v=計算v（NH₃），再利用速率之比等于化學計量數之比計算v（H₂）；
根據三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數k=計算；
（2）由圖可知，10min瞬間改變條件，NH₃的濃度為原平衡的一半，隨后氨氣的濃度增大，改變條件平衡向生成氨氣的方向移動，應該是移走氨氣的物質的量，降低氨氣的濃度；
（3）電離平衡常數只受溫度影響，溫度不變，電離平衡常數不變，離子濃度無關；
（4）反應前后氣體的體積發生變化，恒溫恒容下，加入2mol C₃，按化學計量數轉化到左邊，可得到2molA₂（g）、1molB₂（g），與開始加入2mol A₂和1mol B₂為等效平衡，平衡時對應組分的物質的量相等，令平衡時容器內C₃的物質的量為xmol，根據方程式計算兩種狀態到達平衡時參加反應的A₂、C₃物質的量，在根據熱化學方程式計算熱量，據此計算解答．
解答：解：（1）由圖可知，反應到5min時達平衡狀態，氨氣的濃度為4mol/L，故v（NH₃）==0.8mol/（L?min），速率之比等于化學計量數之比，
故v（H₂）=v（NH₃）=×0.8mol/（L?min）=1.2mol/（L?min），
               N₂+3H₂?2NH₃，
開始（mol/L）：a   b    0
變化（mol/L）：2   6    4
平衡（mol/L）：a-2  b-6  4
故平衡常數k===
故答案為：1.2mol/（L?min）；；
（2）由圖可知，10min瞬間改變條件，NH₃的濃度為原平衡的一半，隨后氨氣的濃度增大，改變條件平衡向生成氨氣的方向移動，應該是移走氨氣的物質的量，降低氨氣的濃度，
故答案為：移走生成的氨氣，降低氨氣的濃度；
（3）電離平衡常數只受溫度影響，溫度不變，電離平衡常數不變，離子濃度無關，故答案為：=；
（4）反應前后氣體的體積發生變化，恒溫恒容下，加入2mol C₃，按化學計量數轉化到左邊，可得到2molA₂（g）、1molB₂（g），與開始加入2mol A₂和1mol B₂為等效平衡，平衡時對應組分的物質的量相等，令平衡時容器內C₃的物質的量為xmol，則：
對于開始加入2mol A₂和1mol B₂，根據2A₂（g）+B₂（g）═2C₃（g）可知，參加反應的A₂的物質的量為xmol，故放出的熱量為akJ×=0.5axkJ，即b=0.5ax，
對于只加入2mol C₃，由反應2C₃（g）?2A₂（g）+B₂（g），參加反應的C₃的物質的量為（2-x）mol，故該反應吸收的熱量為akJ×=（1-0.5x）akJ，即c=（1-0.5x）a，
故b+c=a，
故答案為：b+c=a．
點評：本題考查化學反應速率計算、平衡常數有關計算與影響因素、化學平衡圖象與影響因素、等效平衡、反應熱的有關計算等，題目綜合性較大，難度中等，注意（4）中對于同一可逆反應，在相同溫度下，正逆反應的反應熱數值相等，符號相反．