题目内容

8.分别在Tl℃、T2℃、T3℃时,向三个500mL 的恒容密闭容器中均充人1molN2和2.5molH2,发生反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0.实验测得反应tmin 时N2的体积分数如图所示.下列说法正确的是(  )
A.在t min时,Ⅱ和Ⅲ一定达平衡状态
B.2v(NH3)=3v(H2)时,三个容器均达平衡状态
C.平衡后容器Ⅰ中混合气体的平均相对分子质量最小
D.已知tmin时,Ⅲ中c(N2)=1mol/L,此时反应平衡常数K=0.5

分析 A.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;
B.没有指明H2和N2的正逆反应速率;
C.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;
D.计算平衡时各物质的物质的量,可计算平衡常数.

解答 解:A.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A错误;
B.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B错误;
C.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C错误;
D.500mL 的恒容密闭容器中均充人1molN2和2.5molH2,发生反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0.tmin时,Ⅲ中c(N2)=1mol/L,可知消耗0.5molN2,则消耗1.5molH2,生成1molNH3,平衡时c(N2)=1mol/L、c(H2)=2mol/L、c(NH3)=2mol/L,则K=$\frac{{2}^{2}}{1×{2}^{3}}$=0.5,故D正确.
故选D.

点评 本题考查化学平衡的计算,为高考常见题型和高频考点,题目涉及化学平衡的移动、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.

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