Question

（2008?开封一模）t℃时，将2mol N₂和1mol H₂通入体积为2L的恒温容密闭容器中，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0.2min后反应达到平衡，此时测得NH₃的物质的量为0.2mol．请填写下列空白：
（1）从反应开始至达到化学平衡，生成NH₃的平均反应速率为

0.05mol/（L?min）

；平衡时N₂转化率为

5%

．
（2）下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是（填标号，下同）

ABE

．
A．容器内压强不再发生变化
B．H₂的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗n mol N₂的同时消耗3n mol H₂
E．相同时间内消耗n mol N₂的同时消耗2n mol NH₃
F．容器内气体的密度不再发生变化
（3）反应达平衡后，以下操作将引起平衡向正反应方向移动，并能提高N₂转化率的是：

BD

A．向容器中通入少量N₂
B．向容器中通入少量H₂
C．使用催化剂
D．降低温度
E．向容器中通入少量氦气（已知氦气和N₂、H₂、NH₃都不发生反应）
（4）维持上述恒温恒容条件步变，若起始加入a mol N₂、b mol H₂、c mol NH₃，反应向逆方向进行，平衡时NH₃的物质的量仍然为0.2mol，则c的取值范围是

0.2＜C≤

2

3

．
（5）保持温度不变，使体积缩小为原来的一半，则N₂的体积分数

增大

（填“增大”“减小”或“不变”）．请通过计算证明你的结论．

N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
原平衡 1.9 0.7 0.2
转化x3x2x
新平衡 1.9-x 0.7-3x 0.2+2x
W（N₂后）-W（N₂前）=

1.9-x

2.8-2x

-

1.9

2.8

=

x

28(2.8-2x)

，因x≤0.35，所以

x

28(2.8-2x)

＞O

．

Answer 1

分析：（1）根据反应速率公式计算；由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，生成氨气0.2mol时参加反应的氮气为0.1mol，以此计算转化率；
（2）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此判断，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（3）根据化学平衡的影响因素来回答；
（4）根据题意及平衡逆向移动来考虑；
（5）根据平衡三部曲计算出各物质的物质的量，然后求出体积改变前后N₂的体积分数来比较大小．

解答：解：（1）达到平衡时氨气增加0.10mol/L，其反应速率v=为

0.10mol/L

0.2min

=0.5mol/（L．min）；
由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，生成氨气0.2mol时参加反应的氮气为0.1mol，所以氮气的转化率为=

0.1mol

2mol

×100%=5%，
故答案为：0.5mol/（L．min）；5%；
（2）A．随反应进行气体的物质的量减少，压强降低，容器内压强不再发生变化，说明到达平衡，故A正确；
B．达到平衡状态时，各物质的百分含量不变，H₂的体积分数不再发生变化，说明到达平衡，故B正确；
C．在任何时候，由质量守恒可知，容器内气体原子总数不再发生变化，所以容器内气体原子总数不再发生变化不能说明到达平衡，故C错误；
D．在任何时候，相同时间内消耗n mol N₂的同时消耗3n mol H₂，无法到达平衡，故D错误；
E．相同时间内消耗n mol N₂的同时消耗2n mol NH₃，则V正=V逆，说明反应到达平衡，故E正确；
故选：ABE；
（3）A．向容器中通入少量N₂，即增大N₂的浓度，能使平衡正向移动并能提高H₂转化率，本身的转化率降低，故A错误；
B．向容器中通入少量H₂，即增大H₂的浓度，能使平衡正向移动并能提高N₂转化率，本身的转化率降低，故B正确；
C．使用催化剂，不会影响化学平衡的移动，也不会改变N₂转化率，故C错误；
D．降低温度，化学平衡正向移动，并能提高N₂转化率，故D正确；
E．向容器中通入少量氦气，当恒容时，各组分的浓度不变，则平衡不移动，故E错误．
故选：BD；
（4）将2mol N₂和1mol H₂通入体积为2L的恒温容密闭容器中，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），平衡时NH₃的物质的量等于0.2mol，若反应完全进行，NH₃的物质的量等于

2

3

mol，所以要满足平衡逆向移动，则NH₃的物质的量应为：0.2＜C≤

2

3

，故答案为：0.2＜C≤

2

3

；
（5）设压强增大后，又消耗的氮气为x mol
         N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
原平衡   1.9        0.7       0.2
转化x     3x         2x
新平衡   1.9-x   0.7-3x    0.2+2x  
W（N₂后）-W（N₂前）=

1.9-x

2.8-2x

-

1.9

2.8

=

x

28(2.8-2x)

，因x≤0.35，所以

x

28(2.8-2x)

＞O；
故答案为：增大；
      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
原平衡 1.9      0.7       0.2
转化x  3x       2x
新平衡 1.9-x   0.7-3x    0.2+2x
W（N₂后）-W（N₂前）=

1.9-x

2.8-2x

-

1.9

2.8

=

x

28(2.8-2x)

，因x≤0.35，所以

x

28(2.8-2x)

＞O．

点评：本题主要考查了化学反应速率，转化率，平衡状态的判断以及化学平衡移动，难度中等，注意平衡三部曲的运用．