Question

容积均为500 mL的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三个密闭容器（容器体积恒定不变）中分别充入1 mol N₂和2.5 mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁，T₂，T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下发生反应：N₂+3H₂?2NH₃（△H＜0）．实验测得反应均进行到t min时N₂的体积分数如图所示．下列说法正确的是（　　）

• A、当v（H₂）=3v（N₂）时，可以说明三个容器中的反应达平衡状态
• B、在t min时，一定达化学平衡状态的是Ⅱ和Ⅲ
• C、在t min时测得c（N₂）Ⅲ=1 mol/L，若再向Ⅲ中充入1.5 mol N₂和1 mol NH3，H₂的转化率不变
• D、三个容器中的反应均达到平衡后，容器I中混合气体的平均相对分子质量最小

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：A、没有指明H₂和N₂的正逆反应速率；
B、不能确定容器II中氮气是否达到最小值；
C、在一定温度和有催化剂存在的条件下，将1molN₂和2.5molH₂放入500mL密闭容器中，Ⅲ达到平衡，平衡后N₂的浓度为1mol/L，利用三段式法计算平衡常数，结合浓度商和平衡常数比较分析判断平衡移动方向解决；
D、由质量守恒定律知，总质量不变，该反应为体积缩小的反应，Ⅲ中N₂的含量最大，故总物质的量最大，平均相对分子质量最小．

解答： 解：A、若为一个表示正反应速率、另一个表示逆反应速率，反应到达平衡，若为同方向速率，选项A中关系式在任何情况下都成立，不能说明到达平衡，没有指明H₂和N₂的正逆反应速率，不能说明反应达到了平衡状态，故A错误；
B、由于不能确定容器II中氮气是否达到最小值，因此不能确定II是否达到平衡状态，若未达平衡，温度越高反应速率越快，相同时间内氮气的含量越低，tmin时，氮气的含量Ⅲ比Ⅱ高，故Ⅲ到达平衡，故B错误；
C、解：在一定温度和有催化剂存在的条件下，将1molN₂和2.5molH₂放入500mL密闭容器中，Ⅲ达到平衡，平衡后N₂的浓度为1mol/L，则：
              N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol/L）：2      5          0
变化（mol/L）：1      3          2
平衡（mol/L）：1      2          2
②K=

22

1×23

=0.5，保持温度不变，再向容器中同时充入1.5mol氮气和1mol氨气，则此时N₂的浓度=1mol/L+

1.5mol

0.5L

=4mol/L，NH₃的浓度=2mol/L+

1mol

0.5L

=4mol/L，故浓度幂Q_c=

42

4×23

=0.5=K，则平衡不移动，H₂的转化率将不变，故C正确；
D、由质量守恒定律知，总质量不变，该反应为体积缩小的反应，Ⅲ中N₂的含量最大，故总物质的量最大，故Ⅲ平均相对分子质量最小，故D错误；
故选C．

点评：本题考查化学平衡的移动、平衡常数的计算和浓度熵的关系，意在考查考生对图象的分析能力以及对化学平衡的理解，难度较大．