Question

7．在3个2L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：3H₂（g）+N₂（g）$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃（g）．按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物的投入量	3molH2、2molN2	6molH2、4molN2	2molNH2
达到平衡的时间/min		5	8
平衡时N2的浓度/mol．L-1	c1	1.5
NH3的体积分数	φ1		φ2
混合气体的密度/g．L-1	ρ1	ρ2

下列说法不正确的是（　　）

• A． 容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v（H₂）=0.3mol•L^-1•min^-1
• B． 2c₁＜1.5
• C． 在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=$\frac{（2-2{c}_{1}）^{2}}{{c}_{1}•（3{c}_{1}-1.5）^{3}}$
• D． 2ρ₁=ρ₂

Answer 1

分析 A．根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂），再利用反应速率之比等于其计量数之比计算v（H₂）；
B．乙等效为在甲的基础上增大压强，平衡正向移动，乙中氮气转化率大于甲中；
C．甲容器中，反应前氢气浓度为c（H₂）=$\frac{3mol}{2L}$mol/L=1.5mol/L，氮气的浓度为$\frac{2mol}{2L}$mol/L=1mol/L，达到平衡时氮气的浓度变化为（1-c₁）mol/L，则：
                   3 H₂（g）+N₂（g）?2  NH₃（g）
起始浓度（mol/L）：1.5          1           0
变化浓度（mol/L）：3（1-c₁）    （1-c₁）     2（1-c₁）
平衡浓度（mol/L）：3c₁-1.5       c₁）       2（1-c₁）
代入化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算；
D．反应前后都是气体，容器的容积都是2L，乙中混合气体的质量为甲的2倍，则乙中密度为甲中2倍．

解答 解：A．v（N₂）=$\frac{\frac{4mol}{2L}-1.5mol/L}{5min}$=0.1mol/（L．min），反应速率之比等于其计量数之比，则v（H₂）=3v（N₂）=0.3mol/（L．min），故A正确；
B．乙等效为在甲的基础上增大压强，平衡正向移动，乙中氮气转化率大于甲中，则2c₁＞1.5，故B错误；
C．甲容器中，反应前氢气浓度为c（H₂）=$\frac{3mol}{2L}$mol/L=1.5mol/L，氮气的浓度为$\frac{2mol}{2L}$mol/L=1mol/L，达到平衡时氮气的浓度变化为（1-c₁）mol/L，则：
                  3 H₂（g）+N₂（g）?2 NH₃（g）
起始浓度（mol/L）：1.5         1        0
变化浓度（mol/L）：3（1-c₁）  （1-c₁）   2（1-c₁）
平衡浓度（mol/L）：3c₁-1.5     c₁       2（1-c₁）
则化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（2-2{c}_{1}）^{2}}{{c}_{1}•（3{c}_{1}-1.5）^{3}}$，故C正确；
D．反应前后都是气体，容器的容积都是2L，乙中混合气体的质量为甲的2倍，则2ρ₁=ρ₂，故D正确，
故选：B．

点评 本题考查化学平衡计算，B选项中注意构建等效平衡，利用平衡移动原理分析解答，题目难度中等．