题目内容

5.在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N2和0.6mol的H2,在一定条件下发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)+Q(Q>0),
(1)该反应450℃的平衡常数>500℃时的平衡常数(填“>”、“<”或“=”).该反应达到平衡时混合气体的平均式量的范围是8.5<平均式量<17
(2)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是BD
A、3V正(H2)=2V逆(NH3)         B、容器中气体的平均分子量不随时间而变化
C、容器中气体的密度不随时间而变化   D、容器中气体的分子总数不随时间而变化
如上述反应若第5分钟时达到平衡,测得NH3的物质的量为0.2mol,计算从反应开始到平衡时,平均反应速率v(N2)为0.02mol/(L.min).
(3)下列研究目的和示意图相符的是C.
ABCD
研究目的压强对反应的影响(P2>P1)温度对反应的影响平衡体系增加N2对反应的影响催化剂对反应的影响
图示
(4)若第5分钟末,保持其它条件不变,若改变反应温度,则NH3的物质的量浓度不可能为AC (填序号);
A、0.20mol/L      B、0.16mol/L      C、0.10mol/L       D、0.05mol/L
在第5分钟末,保持其它条件不变,若继续通入0.2mol的N2和0.6mol的H2,则平衡向正反应方向移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”).

分析 (1)该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动;如果没有反应其平均摩尔质量=$\frac{0.2mol×28g/mol+0.6mol×2g/mol}{0.6mol+0.2mol}$,如果完全反应其摩尔质量为氨气摩尔质量;
(2)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变;
生成0.2mol氨气消耗0.1mol氮气,平均反应速率v(N2)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$;
(3)A.增大压强,化学反应速率增大,反应到达平衡的时间缩短,平衡正向移动,氨气的体积分数增大;
B.升高温度,平衡逆向移动,氮气的转化率降低;
C.增大反应物浓度瞬间正反应速率增大、逆反应速率不变,平衡正向移动;
D.催化剂改变化学反应速率,但不影响平衡移动;
(4)如果升高温度平衡逆向移动,如果降低温度平衡正向移动;
增大压强平衡向气体体积减小的方向移动.

解答 解:(1)该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,化学平衡常数减小,所以该反应450℃的平衡常数>500℃时的平衡常数;如果没有反应其平均摩尔质量=$\frac{0.2mol×28g/mol+0.6mol×2g/mol}{0.6mol+0.2mol}$=8.5g/mol,如果完全反应其摩尔质量为氨气摩尔质量是17g/mol,实际上混合气体摩尔质量在二者之间,即大于8.5g/mol、小于17g/mol,摩尔质量在数值上等于其相对分子质量,所以其平均式量范围为8.5<平均式量<17,
故答案为:>;8.5<平均式量<17;
(2)A、2V正(H2)=3V逆(NH3)时反应达到平衡状态,所以当3V正(H2)=2V逆(NH3)时没有达到平衡状态,故错误;        
 B、反应前后混合气体总质量不变、物质的量减小,则反应前后混合气体平局分子量增大,当容器中气体的平均分子量不随时间而变化时正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故正确;
C、无论反应是否达到平衡状态,容器中气体的密度不随时间变化,所以不能据此判断平衡状态,故错误;
D、反应前后气体物质的量减小,分子数减小,当容器中气体的分子总数不随时间而变化时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故正确;
故选BD;
生成0.2mol氨气消耗0.1mol氮气,平均反应速率v(N2)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{5min}$=0.02mol/(L.min),
故答案为:BD;0.02;
(3)A.增大压强,化学反应速率增大,反应到达平衡的时间缩短,平衡正向移动,氨气的体积分数增大所以图象不符合,故A错误;
B.升高温度,平衡逆向移动,氮气的转化率降低,所以图象不符合,故B错误;
C.增大反应物浓度瞬间正反应速率增大、逆反应速率不变,平衡正向移动,图象符合,故C正确;
D.催化剂改变化学反应速率,但不影响平衡移动,图象不符合,故D错误;
故选C;
(4)如果升高温度平衡逆向移动,氨气浓度大于0而小于0.10mol/L;
如果降低温度平衡正向移动,则氨气浓度大于0.10mol/L而小于0.20mol/L,
所以其浓度不可能是AC;
在第5分钟末,保持其它条件不变,若继续通入0.2mol的N2和0.6mol的H2,相当于增大压强,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,
故答案为:AC;向正反应方向.

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡移动影响因素、化学平衡状态判断等知识点,侧重考查学生分析判断、计算及知识灵活运用能力,注意(4)平衡后继续加入氮气和氢气可以等效为增大压强,题目难度不大.

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