Question

對(duì)合成氨的研究具有很高的應(yīng)用價(jià)值．在三個(gè)1L的密閉容器中，同溫度下、使用相同催化劑分別進(jìn)行反應(yīng)：3H₂（g）+N₂（g）

高溫、高壓  .

催化劑

2NH₃（g），按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容器	甲	乙	丙
起始物質(zhì)投入量	3molH2、2molN2	6molH2、4molN2	、2molNH3
達(dá)到平衡的時(shí)間 /min	t	5	8
平衡時(shí)N的濃度/mol．L-1	c1	3
N的體積分?jǐn)?shù)	ω1	ω2	ω3
混合氣體密度/g．L-1	ρ1	ρ2

（1）下列能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填字母序號(hào)）．
a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2
b．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
d．混合氣體的密度保持不變
（2）甲容器中達(dá)到平衡所需要的時(shí)間t

 

5min（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）乙中從反應(yīng)開(kāi)始到平衡時(shí)N₂的化學(xué)反應(yīng)速率為

 

．
（4）分析上表數(shù)據(jù)，下列關(guān)系正確的是

 

（填字母序號(hào)）．
a．2c₁=3mol?L^-1 b．ω₁=ω₂    c．2ρ₁=ρ₂
（5）該溫度下，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

 

（用分?jǐn)?shù)表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：Ⅱ．（1）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，以此判斷．
（2）甲容器比乙容器中反應(yīng)物的濃度小，反應(yīng)速率比乙中小，故達(dá)到平衡所需要的時(shí)間更長(zhǎng)；
（3）先計(jì)算出用氮?dú)獗硎镜姆磻?yīng)速率，然后利用化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系計(jì)算出用氫氣表示的反應(yīng)速率；
（4）先將丙中的數(shù)據(jù)按照化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化成反應(yīng)物氮?dú)�、氫氣的物質(zhì)的量，然后利用等效平衡知識(shí)進(jìn)行分析；
（5）計(jì)算出反應(yīng)前氮?dú)�、氫氣的物質(zhì)的量濃度，然后利用化學(xué)平衡三段式計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度，最后根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算出該溫度下的平衡常數(shù)．

解答： 解：（1）a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2，不能說(shuō)明達(dá)到判斷狀態(tài)，取決于起始配料比和轉(zhuǎn)化程度，故a錯(cuò)誤；
b．當(dāng)3v（N₂）_正=v（H₂）_逆時(shí)，才說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，可說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．恒容時(shí)體積不變，質(zhì)量不變，則混合氣體的密度保持不變，不能達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤．
故答案為：c；
2）若為恒壓容器，甲乙容器中達(dá)到平衡所用時(shí)間相同，為5min，但是容器恒容，甲容器比乙容器中反應(yīng)物的濃度小，反應(yīng)速率比乙中小，故達(dá)到平衡所需要的時(shí)間更長(zhǎng)，即t＞5min，故答案為：＞；
（3）容器乙中，反應(yīng)前氮?dú)獾臐舛葹椋?span id="vfpxvrr" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

4mol

1L

=4mol/L，氮?dú)獾钠骄�反�?yīng)速率為：v（N₂）=

(4-3)mol/L

5min

=0.2mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.2 mol?L^-1?min^-1；
（4）恒溫、恒容條件下：
a．假設(shè)乙容器的容積為2L，則達(dá)到平衡時(shí)甲乙為等效平衡，各組分的含量、濃度相等，此時(shí)氮?dú)獾臐舛葹閏₁，然后將容器的容積縮小到2L，若平衡不移動(dòng)，2c₁=3mol/L，由于壓強(qiáng)增大，平衡向著正向移動(dòng)，所以2c₁＞3mol/L，故a錯(cuò)誤；    
b．乙中加入了4mol氮?dú)狻?mol氫氣，而甲中為3mol H₂、2mol N₂，故乙對(duì)甲來(lái)說(shuō)相當(dāng)于加壓，平衡右移，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)減小，所以ω₂＜ω₁，故b錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)前后都是氣體，容器的容積都是2L，乙中混合氣體的質(zhì)量為甲的2倍，根據(jù)ρ=

m

V

可知：2ρ₁=ρ₂，故c正確；
故選c；
（5）乙容器中，反應(yīng)前氫氣濃度為：c（H₂）=

6mol

1L

=4mol/L，氮?dú)獾臐舛葹椋?span id="3dn3zbx" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

4mol

1L

=4mol/L，達(dá)到平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛茸兓癁椋海?-3）=1mol/L，
    由三段式可知：3H₂ （g）+N₂（g）?2NH₃（g）
反應(yīng)前（mol/L）：6        4         0
濃度變化（mol/L）：3        1         2
反應(yīng)后：（mol/L）：3        3         2
在該溫度下乙容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

32

33×3

=

4

81

，
故答案為：

4

81

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，化學(xué)平衡、速率的計(jì)算等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，為高考常見(jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，注意利用三段式法計(jì)算，較為直觀，難度不大．