Question

【題目】I.工業上可由氫氣、氮氣合成氨氣，溶于水形成氨水。鹽酸和氨水是實驗室常見的電解質溶液。一定溫度下，向2L 密閉容器中加入N2(g) 和H2(g)，發生反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=—Q kJ/mol(Q>0)，NH3物質的量隨時間的變化如圖所示。

(1)0到2 min 內的平均反應速率 v(H2)=________。

(2)該溫度下，反應 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = —Q kJ/mol(Q>0)的平衡常數表達式K=________________。其平衡常數K與溫度T的關系如下表：

T/ ℃	25	125	225
平衡常數 K	4×106	K1	K2

試判斷K1_______K2(填寫“>”“=”或“<”)。

(3)若反應是在固定體積的密閉容器中進行，下列能說明合成氨反應已達到平衡狀態的是___(填字母)

A.3v(N2) = v(H2)

B.容器內壓強保持不變

C.混合氣體的密度保持不變

D.25℃時，測得容器中c(NH3)=0.2 mol·L-1， c(H2) =c(N2) =0.01 mol·L-1

Answer 1

【答案】0.375 mol/(L·min) > BD

【解析】

根據圖像和反應速率比等于化學計量數比這一規律計算化學反應速率；根據化學平衡移動的方向確定化學平衡常數大小；根據體系中各物質含量的發生變化情況判斷反應是否達平衡狀態。

(1)根據圖像，2min時氨氣生成1.0mol，則2min內氨氣的平均反應速率v(NH3)===0.25mol·L-1·min-1，根據化學反應中反應速率比等于化學計量數比這一規律，可以得出v(H2)=v(NH3)=0.375 mol·L-1·min-1；

(2)根據化學平衡常數定義確定化學平衡常數表達式，即K=；由于該反應為放熱反應，升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，即逆反應方向，則升高溫度的過程中生成物濃度減小反應物濃度增加，化學平衡常數減小，則K1>K2；

(3)A選項，沒有明確氮氣和氫氣是否為反應速率或生成速率，若均為反應速率則反應是否達平衡，氮氣與氫氣的反應速率比均為1:3，A錯誤；

B選項，反應是一個氣體體積不斷減小的反應，當反應達平衡時，各組分的百分含量不再發生變化，容器內壓強不再發生變化，可以判斷反應達平衡狀態，B正確；

C選項，根據質量守恒定律，容器內氣體總質量不變，由于該反應在一個恒容的容器中進行，氣體的體積不變，故混合氣體的密度恒不變，不能判斷反應達平衡狀態，C錯誤；

D選項，25℃時反應的平衡常數K===4×106，與題(2)中25℃時的平衡常數相同，可以判斷反應達平衡，D正確；

故選擇BD。