问题 问答题

在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0

其化学平衡常数K与温度t的关系如下表,完成下列问题.

t/℃25125225
K4.1×105K1K2
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=______;K1______ K2(填“>”“<”或“=”);若增大压强使平衡向正反应方向移动,则平衡常数______(填“变”或“不变”).

(2)判断该反应达到化学平衡状态的依据是______(填序号):

A.2VH2(正)=3VNH3(逆)

B.N2的消耗速率等于H2的消耗速率

C. 溶器内压强保持不变

D.混合气体的密度保持不变

E.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

F.混合气体的颜色保持不变

(3)将不同量的N2和H2分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行上述反应得到如下两组数据:

实验组温度(℃)起始量(mol)平衡量(mol)达到平衡所需时间(min)
N2H2NH3
1650240.99
2900120.30.01
实验1中以v(NH3)表示的反应速率为______,实验2的速率比实验1快的原因是______;

(4)有人设计采用高性能质子导电材料SCY陶瓷(能传递H+),实现了常压下既能合成氨又能发电的实验装置(如图).则其正极的电极反应为______.

答案

(1)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,平衡常数计算表达式为=

c2(NH3)
c3(H2)×c(N2)
;反应是放热反应,依据图表数据分析,温度升高,平衡逆向进行,平衡常数减小,压强增大平衡正向进行但平衡常数不变,故答案为:
c2(NH3)
c3(H2)×c(N2)
;>;不变;

(2)平衡标志最根本的依据是正反应速率等于逆反应速率,反应混合物中各组分的含量保持不变;

A、速率之比等于系数之比,2VH2(正)=3VNH3(逆),说明氨气的正反应速率等于氨气的逆反应速率,反应达到平衡,故A符合;

B、N2的消耗速率等于H2的消耗速率,只能说明反应正向进行,不能说明反应达到平衡,故B不符合;

C. 溶器内压强保持不变,反应前后气体体积减小,压强不变,说明平衡不变,故C符合;

D.反应体系中 物质质量守恒,体积相同,密度不变,反应进行过程中,平衡状态混合气体的密度保持不变,故D不符合;

E.气体平均摩尔质量=

混合气体总质量
总物质的量
,反应中质量不变,反应前后气体物质的量减小,容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化,证明反应达到平衡,故E符合;

F.混合气体的颜色保持不变,混合气体是无色混合气体,故F不符合;

故答案为:A、C、E;

(3)实验1中以v(NH3)表示的反应速率=

氨气的生成浓度
时间
=
0.9mol
2L
9min
=0.05mol/L•min;影响化学反应的因素中 温度变化是影响最大的,镁升高10°C,反应速率增大到原来的2-4倍实验2是900°C进行的反应,实验2的速率比实验1快,故答案为:实验2温度高于实验1;

(4)合成氨的反应为,N2+3H2⇌2NH3.原电池中负极是物质失电子发生氧化反应,正极是物质得到电子发生还原反应,所以正极上发生反应的物质是N2,得到电子与氢离子结合生成氨气;电极反应式为:N2+6e-+6H+=2NH3,故答案为:N2+6e-+6H+=2NH3

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