Question

已知工业上合成氨的反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．在一体积为2L的密闭容积中，加入0.20mol

已知工业上合成氨的反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．在一体积为2L的密闭容积中，加入0.20mol的N2和0.60mol的H2，反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：（1）写出该反应平衡常数的表达式K=______（2）反应进行到4分钟到达平衡．请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v（NH3）为______；（3）5分钟时，保持其它条件不变，把容器的体积缩小一半，平衡______移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）原因是：______．化学平衡常数将______（填“增大”、“减少”或“不变”）．（4）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时NH3的浓度约为0.25mol?L-1），请在图中画出第5分钟后NH3浓度的变化曲线．（5）N2和H2的反应还有其它应用．如：有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，分别以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极电极反应式______．

Answer 1

（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反应平衡常数的表达式 K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；
故答案为：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；
（2）反应进行到4分钟到达平衡．请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v（NH₃）=

0.10mol/L

4min

=0.025mol/（L?min）；
故答案为：0.025mol/（L?min）；
（3）该反应是气体体积减小的反应，把容器的体积缩小一半，增大了反应体系的压强，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变．
故答案为：向正反应方向；若只把容器的体积缩小一半，各种物质的浓度都加倍，浓度熵Q＜K，平衡向正向移动；不变；
（4）把容器的体积缩小一半的瞬间氨气的浓度，氨气的浓度变为0.20mol/L，平衡后浓度约为0.25mol/L，图象为：
故答案为：；
（5）以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，氮气在正极得到电子发生还原反应，电极反应为N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺；
故答案为：N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺．