Question

3．在一定温度下，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），起始时，充入的N₂和H₂的物质的量分别是3.0mol和6.0mol，2min后反应达到平衡，平衡时NH₃的物质的量与H₂的物质的量相等，已知容器的容积为5.0L且不可变，试回答下列问题：
（1）其达到平衡状态的标志是B．
①氨的生成速率与氨的分解速率相等
②断开1个N≡N键的同时有6个N-H键生成
③N₂、H₂、NH₃的体积分数不再变化
④气体的总压强不变
⑤N₂、H₂、NH₃分子数之比为1：3：2
⑥N₂、H₂和NH₃的浓度相等
⑦v（N₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）
⑧v_正（N₂）=$\frac{1}{3}$v_逆（H₂）
⑨混合物的密度不变
⑩混合物的平均相对分子质量不变
A、①③④⑤⑦⑩B、①③④⑧⑩C、①③④⑤⑧⑩D、全部
（2）从反应开始到达到平衡用N₂表示该反应的速率为：0.12mol•L^-1•min^-1．
（3）平衡时H₂的物质的量浓度为0.48mol•L^-1．
（4）H₂的转化率是60%．
（5）平衡时混合气体中NH₃的体积分数是36.4%（保留一位小数）．

Answer 1

分析 （1）①氨的生成速率与氨的分解速率相等，说明正逆反应速率相等，反应达平衡状态；
②断开1个N≡N键的同时有6个N-H键生成，都体现的正反应的方向；
③N₂、H₂、NH₃的体积分数不再变化，说明各物质的量不变反应达平衡状态；
④气体的总压强不变，说明各物质的量不变，反应达平衡状态；
⑤化学平衡状态时，N₂、H₂、NH₃分子数之比可能为1：3：2，也可能不是，都起始的投料量与转化率有关；
⑥平衡时N₂、H₂和NH₃的浓度不变，而不是相等；
⑦v（N₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂），未体现正与逆的关系；
⑧v_正（N₂）=$\frac{1}{3}$v_正（H₂）=$\frac{1}{3}$v_逆（H₂），所以正逆反应速率相等，反应达平衡状态；
⑨混合物的密度一直不变；
⑩混合物的平均相对分子质量不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态；
（2）起始时充入的N₂和 H₂ 的物质的量分别是3.0mol和6.0mol，平2min后反应达到平衡，平衡时NH₃的物质的量与H₂的物质的量相等，则
           N₂+3H₂ ?2NH₃ 
开始：3.0     6.0       0
转化：a      3a         2a
平衡：3.0-a   6-3a      2a
则：6-3a=2a，所以a=1.2mol，由此分析解答：（2）、（3）、（4）、（5）．

解答 解：（1）①氨的生成速率与氨的分解速率相等，说明正逆反应速率相等，反应达平衡状态，故正确；
②断开1个N≡N键的同时有6个N-H键生成，都体现的正反应的方向，故错误；
③N₂、H₂、NH₃的体积分数不再变化，说明各物质的量不变反应达平衡状态，故正确；
④气体的总压强不变，说明各物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；
⑤化学平衡状态时，N₂、H₂、NH₃分子数之比可能为1：3：2，也可能不是，都起始的投料量与转化率有关，故错误；
⑥平衡时N₂、H₂和NH₃的浓度不变，而不是相等，故错误；
⑦v（N₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂），未体现正与逆的关系，故错误；
⑧v_正（N₂）=$\frac{1}{3}$v_正（H₂）=$\frac{1}{3}$v_逆（H₂），所以正逆反应速率相等，反应达平衡状态，故正确；
⑨混合物的密度一直不变，故错误；
⑩混合物的平均相对分子质量不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；
故选：B；
（2）起始时充入的N₂和 H₂ 的物质的量分别是3.0mol和6.0mol，平2min后反应达到平衡，平衡时NH₃的物质的量与H₂的物质的量相等，则
           N₂+3H₂ ?2NH₃ 
开始：3.0     6.0       0
转化：a      3a         2a
平衡：3.0-a   6-3a      2a
则：6-3a=2a，所以a=1.2mol，
从反应开始到达到平衡用N₂表示该反应的速率为：$\frac{\frac{1.2mol}{5.0L}}{2min}$mol•L^-1•min^-1=0.12mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.12；
（3）平衡时H₂的物质的量浓度为$\frac{6-3×1.2}{5}$mol•L^-1=0.48 mol•L^-1，故答案为：0.48；
（4）H₂的转化率是 $\frac{3×1.2}{6}×100%$=60%，故答案为：60%；
（5）平衡时混合气体中NH₃的体积分数是 $\frac{2×1.2}{3+6-2×1.2}×100%$=36.4%，故答案为：36.4．

点评 本题考查化学平衡的计算，明确化学平衡三段法计算格式及转化率、体积分数的计算方法即可解答，注意格式规范，题目难度不大．