Question

【题目】氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。

（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应N2＋3H22NH3。该可逆反应达到平衡的标志是________。

A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)

B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2

C．容器内的总压强不再随时间而变化

D．混合气体的密度不再随时间变化

（2）工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2 L的恒容密闭容器中，测得如下表所示数据。

时间/min	CH4(mol)	H2O(mol)	CO(mol)	H2(mol)
0	0.40	1.00	0	0
5	a	0.80	c	0.60
7	0.20	b	0.20	d
10	0.21	0.81	0.19	0.64

请回答下列问题：

①该温度下，上述反应的平衡常数K＝________；

②反应在7～10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是________(填字母)。

A．减少CH4的物质的量 　　 B．降低温度

C．升高温度 　　 D．充入H2

③若保持相同的温度，向2 L的恒容密闭容器中同时充入0.2 mol CH4、0.6 mol H2O、a mol CO和0.5 mol H2，当a＝0.2时，上述反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。若要使上述反应开始时向逆反应方向进行，则a的取值范围为________（已知：0.253=0.0156）

Answer 1

【答案】C 0.0675 D 正反应 a>0.26

【解析】

（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变，据此分析，注意不同物质的反应速率之比等于计量系数之比；

（2）①化学平衡常数等于化学平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比值；

②反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，据此分析；

③根据Qc和K的大小关系判断平衡移动方向，同样方法求出a值范围。

（1）A、达到平衡状态时，v正(H2): v逆(NH3)=3:2，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)，故A错误；

B、氮气和氢气都是反应物，单位时间内生产mmol氮气的同时，必然生成3mmol氢气，反应不一定达到平衡状态，故B错误；

C、该反应正反应是体积减小的反应，在恒容条件下，反应正向进行，气体的总压强减小，反应逆向进行，气体的总压强增大，容器内的总压强不变时，反应达到平衡状态，故C正确；

D、根据质量守恒、容器的体积不变得知，无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故D错误。

故本题答案为：C。

（2）①CH4（g）+ H2O(g)CO(g)+3H2(g)

达到平衡时，c(CH4)=0.10mol/L，c(H2O)=0.40mol/L，c(CO)=0.10mol/L，c(H2)=0.30mol/L，则平衡常数K===0.0675；

②反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，可能是充入氢气，使平衡逆向移动引起的，故选D；

③向2 L的恒容密闭容器中同时充入0.2 mol CH4、0.6 mol H2O、a mol CO和0.5 mol H2，当a＝0.2时，平衡体系中，各物质的浓度为：c(CH4)=0.1mol/L、c(H2O)=0.3mol/L、c(CO)=0.1mol/L、c(H2)=0.25mol/L，

浓度商Qc===0.052<0.0675=K，所以上述反应向正反应方向进行。

若要使上述反应开始时向逆反应方向进行，则需Qc>K，即>0.0675，解得a>0.26，

故本题答案为：0.0675 ；D ；正反应 ；a>0.26。