Question

氨有著廣泛的用途，可用于化肥、硝酸、合成纖維等工業生產。
（1）根據最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發生反應可生成氨氣：

該反應在固定體積的密閉容器中進行，有關說法正確的是_____________（填序號字母）。

A．反應處于平衡狀態時，

B．反應達到平衡后，

C．體系的總壓強不變，說明反應已達平衡

D．混合氣體的密度保持不變，說明反應已達平衡

（2）液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視。它在安全性、價格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優勢。氨在燃燒試驗機中相關的反應有：
   ①
 ②
   ③
請寫出上述三個反應中、、三者之間關系的表達式，＝_________。
（3）工業制硝酸的主要反應是： ＝
①升高溫度，反應的K值減小，則Q______（填“>”、“<”或“＝”）0。
②若反應起始的物質的量相同，下列關系圖錯誤的是________（填序號）。

③在容積固定的密閉容器中發生上述反應，容器內部分物質的濃度如下表：

時間/濃度
起始	4.0	5.5	0	0
第2min	3.2	a	0.8	1.2
第4min	2.0	3.0	2.0	3.0
第6min	2.0	3.0	2.0	3.0

 
反應在第2 min到第4 min時，O₂的平均反應速率為________。
反應在第2 min時改變了條件，改變的條件可能是______________________________。
該條件下，反應的平衡常數K＝________。

Answer 1

（1）CD（2分） 
（2）△H₃＝（3△H₁+2△H₂）/5（2分）
（3）①<（2分）  ②AC（2分）
③0.75 mol·L^－1·min^－1（2分） 使用催化劑或升高溫度（2分）  3.0（2分）

解析試題分析：（1）反應處于平衡狀態時，體系中各組分的濃度不變，與c（NH₃）·c（O₂）和c（NO）·c（H₂O）是否相等無關；反應達到平衡后，則一定有3v_正（NH₃）＝2v_逆（H₂O）；反應前后氣體的物質的量不相等，總壓不變，可說明反應已達平衡；反應達到平衡后，混合氣體的質量保持不變，說明反應已達平衡。（2）第三個反應中無NO，①×3+②×2可消去NO，然后除以5就可由①②兩式得到③式。即：△H₃＝（3△H₁+2△H₂）/5。（3）①反應的K值減小，證明升溫平衡逆向移動，因而正反應放熱，Q<0。②溫度升高，平衡逆向移動，NH₃的含量增大，H₂O的含量降低，A、C錯誤；壓強增大，反應速率加快，平衡逆向移動，NO的含量降低，B正確；加入催化劑，反應速率加快，平衡不移動，D正確。③第2 min到第4 min，NH₃的濃度變化了1.2 mol·L^－1，因而O₂的濃度變化了1.2mol·L^－1 ×5÷4＝1.5 mol·L^－1，其平均反應速率為0.75  mol·L^－1·min^－1。根據物質之間的濃度關系，不可能是加入了物質或減小了體積，但反應速率確實加快了，因而可能是使用了催化劑或升高了溫度。由于第4 min到第6 min，反應混合物的濃度不再變化，因而已經達到平衡，將相關數據代入K＝，得K＝3。
考點：本題主要考查化學平衡圖像分析，化學平衡常數計算，蓋斯定律的計算。