Question

【題目】Ⅰ. 在容積為5L的密閉容器中，通入5 mol N2和8 mol H2，在一定條件下反應生成NH3，當反應進行到2 min時，測得容器內有4 mol NH3。則：

(1)2 min時，容器內n(N2)=________ ，c(H2)=___________。

(2)2 min時，容器內氣體的總物質的量與反應前容器內氣體的總物質的量之比為 _______。

Ⅱ.在一定體積的密閉容器中進行如下化學反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化學平衡常數(K)和溫度(t)的關系如下表所示：

t/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：

(1)該反應的化學平衡常數表達式為K=________。

(2)該反應為________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(3)能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是________。

A.容器中壓強不變 B.混合氣體中c(CO)不變

C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)

(4)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為________ ℃。

(5)在800 ℃時，發生上述反應，某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c(CO2)為2 mol·L－1，c(H2)為1.5 mol·L－1，c(CO)為1 mol·L－1，c(H2O)為3 mol·L－1，則下一時刻，反應將________(填“正向”或“逆向”)進行

Answer 1

【答案】3 mol 0.4 mol/L 9：13 吸熱 BC 830 逆向

【解析】

I.(1)根據三段式計算2min后時各組分的物質的量，根據c=計算H2的濃度；

(2)計算出反應前容器內氣體的總物質的量是N2和H2的物質的量的和；2 min時，容器內氣體的總物質的量為N2、H2、NH3物質的量之和，據此解答；

II.(1)平衡常數為化學反應達到平衡時各種生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；

(2)根據溫度升高，平衡常數變大來分析；

(3)利用平衡的特征“等”和“定”來分析；

(4)將物質濃度關系式變性，跟化學平衡常數比較，判斷其反應的溫度；

(5)將該條件下的物質濃度帶入濃度商式子中，得到其數值，并與該溫度下的化學平衡常數K進行比較，若Qc>K，化學平衡向逆反應方向移動，若Qc=K，處于平衡狀態；若Qc<K，反應正向進行，由此分析解答。

I.(1) N2與H2反應產生NH3，方程式為N2+3H22NH3，在反應開始時，n(N2)=5mol，n(H2)=8mol，n(NH3)=0mol，2min時，n(NH3)=4mol，根據物質轉化關系可知反應消耗N22mol，消耗H26mol，則2min時各種氣體的物質的量分別是n(N2)=(5-2)mol=3mol，n(H2)=(8-6)mol=2mol，n(NH3)=4mol，2min時，H2的濃度c==0.4mol/L；

(2)反應前容器內氣體的總物質的量是N2和H2的物質的量的和，n(N2)+ n(H2)=5mol+8mol=13mol，2 min時，容器內氣體的總物質的量為N2、H2、NH3物質的量之和，n= n(N2)+n(H2)+n(NH3)=3mol+2mol+4mol=9mol，所以2 min時，容器內氣體的總物質的量與反應前容器內氣體的總物質的量之比為n(后)：n(前)=9：13；

II. (1)平衡常數為化學反應達到平衡時各種生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，則CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常數K=；

(2)由表格數據可知：溫度升高，化學平衡常數變大可知，升高溫度，平衡向正反應方向移動，根據平衡移動原理，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，所以該反應的正反應為吸熱反應；

(3)A.該反應為氣體的物質的量不變的反應，容器中氣體壓強始終不變，因此壓強不變不能作為判定平衡的方法，A錯誤；

B.混合氣體中c(CO)不變，說明反應達到化學平衡，B正確；

C.v正(H2)=v逆(H2O)，則對于氫氣來說正、逆反應速率相等，說明反應達到平衡，C正確；

D.c(CO2)=c(CO)，該反應不一定達到平衡，濃度關系取決于反應物的起始量和轉化率，D錯誤；

故合理選項是BC；

(4)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，則=1，而K=，根據溫度與化學平衡常數的關系可知：反應溫度為800℃；

(5)Qc===1>0.9=K，說明化學平衡向逆反應方向移動。