题目内容
【题目】(1)一定温度下,在密闭容器内进行某化学反应,气体X、Y的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
①写出该反应的化学方程式_____________________。
②在t1和t2时正反应速率分别为v1和v2,则二者大小关系为v1________v2 (填“>”、“ <”或“=”)。
③在t1、t2和t3三个时刻中,反应限度最大的是________(填“t1”、“ t2”或“t3”)。
(2)一定温度下,将一定量的N2和H2充入固定体积的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。
①下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有_______。
A.容器内的压强不变
B.容器内气体的密度不变
C.相同时间内有3molH-H键断裂,有6molN-H键形成
D.c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
E.NH3的质量分数不再改变
②若起始时向容器中充入10mol·L-1的N2和15mol·L-1的H2,10min时测得容器内NH3的浓度为1.5mol·L-1。10min内N2表示的反应速率为________;此时H2的转化率为__________。
【答案】 3Y(g)2X(g) > t3 AE 0.075mol·L-1·min-1 15%
【解析】考查化学反应速率计算、化学平衡状态的判断。化学平衡的计算,(1)①随着时间变化,Y的量减少,即Y为反应物,X的量随着时间变化而增加,即X为生成物,依据物质的量变化之比等于化学计量数之比,即化学反应方程式为3Y(g)2X(g);②随着反应的进行,反应物的浓度降低,正反应速率降低,即v1>v2;③反应限度最大,说明反应达到平衡,即t3时刻达到化学平衡,t3时刻反应限度最大;(2)①A、反应前后气体系数之和不相等,因此压强不变时,说明反应达到平衡,故A正确;B、组分都是气体,气体质量始终保持不变,容器为恒容状态,因此密度不变,不能说明反应达到平衡,故B错误;C、反应都是向正反应方向进行,因此不能说明反应达到平衡,故C错误;D、不知道开始时通入量是多少,因此物质的量浓度之比,不能判断是否达到平衡,故D错误;E、根据化学平衡状态的定义,NH3的质量分数不变,说明反应达到平衡,故E正确;②根据化学反应速率的数学表达式,v(NH3)=1.5/10mol/(L·min)=0.15mol/(L·min),化学反应速率之比等于化学计量数之比,即v(N2)=v(NH3)/2=0.075mol/(L·min),消耗H2的物质的量浓度为3×1.5/2mol·L-1=2.25mol·L-1,H2的转化率为2.25/15×100%=15%。
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