Question

11．恒溫下，向一個4L的密閉容器中充入5.2molH₂和2molN₂，反應(yīng)過程中對NH₃的濃度進行檢測，得到的數(shù)據(jù)如表所示：

時間/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/mol•L-1	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

①下列可以證明反應(yīng)達到平衡的標志是ACDF．
A．N₂、H₂和NH₃的濃度不再變化
B．單位時間內(nèi)消耗n mol N₂同時消耗3nmol H₂
C.1mol氮氮三鍵斷裂同時6molN-H鍵斷裂
D．容器內(nèi)總壓強不隨時間而變化
E．混合氣體的密度保持不變
F．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
②此條件下該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)K=0.1，若溫度不變，只將容器體積由4L變?yōu)?L，達到新平衡時N₂的平衡濃度＞0.4mol•L^-1（填“＞”、“=”或“＜”）．
③如圖所示，隔板K₁固定不動，活塞K₂可自由移動．T℃時，M、N兩個容器中均發(fā)生反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），向容器M、N中各充入l mol N₂和3mol H₂，初始M、N的容積和溫度相同，并保持溫度不變．下列有關(guān)說法中不正確的是A．
A．反應(yīng)達到平衡時N₂的轉(zhuǎn)化率：M＞N
B．H₂的體積分數(shù)：M＞N
C．容器N中達到平衡，測得容器中含有1.2mol NH₃，此時N的容積為VL，則該反應(yīng)在此條件下的平衡常數(shù)K=
$\frac{24{V}^{2}}{12}$
D．該反應(yīng)在T℃時的平衡常數(shù)K：M=N．

Answer 1

分析 ①反應(yīng)到達平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，可以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，由此進行判斷．解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
②由表中數(shù)據(jù)可知，20min達平衡，平衡時NH₃的濃度為0.20mol/L，利用三段式計算平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達式k=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$計算，只將容器體積由4L變?yōu)?L，若平衡不移動氮氣的濃度為原來2倍，但體積減小壓強增大，平衡向正反應(yīng)移動，故氮氣的平衡濃度小于原平衡濃度的2倍，但大于原平衡的濃度；
③M容器保持恒容，N容器保持恒壓，由于N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）中反應(yīng)前后的氣體系數(shù)和不等，所以兩個平衡態(tài)也不一樣，M容器達到平衡后氣體壓強減小，N容器中保持恒壓，反應(yīng)達到平衡過程中壓強大于M容器，平衡正向進行；
A、M容器達到平衡后壓強減小，N容器中保持恒壓，反應(yīng)達到平衡過程中N容器的壓強大于M容器，平衡正向進行；
B、M容器達到平衡后體系壓強減小，N容器中保持恒壓，反應(yīng)達到平衡過程中N的壓強大于M容器，平衡正向進行；
C、依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算平衡常數(shù)；
D、由于兩個反應(yīng)的溫度相同，則兩個反應(yīng)的化學平衡常數(shù)相等．

解答 解：①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A．N₂、H₂和NH₃的濃度不再變化是平衡標志，故A正確；
B．單位時間內(nèi)消耗n mol N₂同時消耗3nmol H₂，說明反應(yīng)正向進行，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C.1mol氮氮三鍵斷裂同時6molN-H鍵斷裂，說明正逆反應(yīng)速率相同，故C正確；
D．反應(yīng)前后氣體體積減小，容器內(nèi)總壓強不隨時間而變化，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確；
E．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積都不變，混合氣體的密度始終保持不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故E錯誤；
F．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，氣體質(zhì)量不變，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故F正確；
故答案為：A C D F；
②由表中數(shù)據(jù)可知，20min達平衡，平衡時NH₃的濃度為0.20mol/L，則：
                      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol/L）：0.5        1.3           0
變化（mol/L）：0.1        0.3           0.2
平衡（mol/L）：0.4        1            0.20
平衡常數(shù)表達式k=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.4×{1}^{3}}$=0.1，
只將容器體積由4L變?yōu)?L，若平衡不移動氮氣的濃度為原來2倍為0.8mol/L，但體積減小壓強增大，平衡向正反應(yīng)移動，故氮氣的平衡濃度小于原平衡濃度的2倍，大于原平衡的濃度，即0.4mol/L＜c（N₂）＜0.8mol/L，
故答案為：0.1；＞；
 ③M容器保持恒容，N容器保持恒壓，由于反應(yīng)前后的氣體系數(shù)和不等，所以兩個平衡態(tài)也不一樣，M容器達到平衡后壓強減小，N容器中保持恒壓，反應(yīng)達到平衡過程中壓強大于M容器，平衡正向進行；
A、M容器達到平衡后壓強減小，N容器中保持恒壓，反應(yīng)達到平衡過程中N容器內(nèi)的壓強大于M容器，增大壓強，平衡正向進行，所以達到平衡后氮氣的轉(zhuǎn)化率：M＜N，故A錯誤；
B、M容器達到平衡后體系壓強減小，N容器中保持恒壓，反應(yīng)達到平衡過程中N容器內(nèi)氣體的壓強大于M容器，平衡正向進行，達到平衡后氫氣的體積分數(shù)：M＞N，故B正確；
C、依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度，容器N中達到平衡，測得容器中含有1.2molNH₃，此時N的容積為VL，
              N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
起始量（mol）  1        3       0
變化量（mol）  0.6     1.8     1.2
平衡量（mol）  0.4      1.2    1.2
平衡后物質(zhì)的濃度c（N₂）=$\frac{0.4}{V}$mol/L，c（H₂）=$\frac{1.2}{V}$mol/L，c（NH₃）=$\frac{1.2}{V}$mol/L，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{（\frac{1.2}{V}）^{2}}{（\frac{1.2}{V}）^{3}×\frac{0.4}{V}}$=$\frac{25{V}^{2}}{12}$，故C正確；
D、M容器保持恒容，N容器保持恒壓，由于反應(yīng)前后的氣體系數(shù)和不等，所以兩個平衡態(tài)也不一樣，但溫度相同平衡常數(shù)相同，該反應(yīng)在T℃時的平衡常數(shù)K：M=N，故D正確；
故答案為：A．

點評 本題考查化學平衡的計算、平衡常數(shù)的計算等，題目難度中等，注意掌握化學平衡的影響因素、化學平衡常數(shù)的概念，注意三段式在計算出中的應(yīng)用方法．