Question

在2L密闭容器内，t℃时发生反应：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，在体系中，n(N₂)随时间的变化如下表：

时间(min)	0	1	2	3	4	5
N2的物质的量(mol)	0.20	0.10	0.08	0.06	0.06	0.06

(1)上述反应在第4min时，N₂的转化率为___；

(2)用H₂表示从0～2min内该反应的平均速率v(H₂)=___；

(3)t℃时，在4个均为2L密闭容器中不同投料下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果，判断该反应进行快慢的顺序为__。(用字母填空，下同)；

a．v(NH₃)=0.04mol·L^-1·min^-1       b．v(H₂)=0.03mol·L^-1·min^-1

c．v(N₂)=0.03mol·L^-1·min^-1        d．v(H₂)=0.00lmol·L^-1·s^-1

(4)平衡时容器内气体的压强与起始时比__(填“变大”，“变小”或“相等”下同)，混合气体的密度与起始时比___。

(5)将amolN₂与bmolH₂的混合气体发生上述反应，反应到某时刻各物质的量恰好满足：n(N₂)=n(H₂)=2n(NH₃)，则原混合气体中a：b=___。

(6)下列表述能作为反应达到化学平衡状态的标志是__。

a．反应速率v(N₂)：v(H₂)：v(NH₃)=1：3：2

b．各组分的物质的量浓度不再改变

c．混合气体的平均相对分子质量不再改变

d．混合气体的密度不变

e．单位时间内生成nmolN₂的同时，生成3nmolH₂

f．v(N₂)消耗=2v(NH₃)消耗

g．单位时间内3molH—H键断裂的同时2molN—H键也断裂

Answer

70% 0.09mol/(L·min) c＞a=d＞b 变小 不变 5：7 bc

【解析】

N2的初始物质的量0.20mol，第4min时，N2的物质的量为0.06mol，根据转化率公式，转化率=×100%计算。根据平均速率v(N2)=，v(H2)＝3v(N2)计算。同一化学反应中，同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比；根据化学反应速率与计量数的比值大小，从而确定选项，注意单位是否相同；平衡时容器内气体的压强之比等于物质的量之比，根据密度进行判断。根据三段式进行判断。根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。

(1)上述反应在第4min时，N2的转化率为；

(2)用H2表示从0～2min内该反应的平均速率，根据平均速率v(N2)=，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(H2)＝3v(N2)，v(H2)=3×0.03mol/(L·min) =0.09mol/(L·min)；

(3)用各物质的化学反应速率除以化学计量数得到的数值越大，速率越快； a．；

b．；

c．v(N2)=；

d．v(H2)=；

得到该反应进行快慢的顺序为c＞a=d＞b；

(4) 根据化学反应，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，假设氢气的起始物质的量为amol，

起始物质的量为(0.2+a)mol，平衡时的物质的量为(0.06+a-0.42+0.28)mol=(a-0.08) mol，(0.2+a)＞(a-0.08)，气体的压强与物质的量成正比，平衡时容器内气体的压强与物质的量变小；混合气体的密度，质量是不变的，容器的体积也是不变的，故混合气体的密度是不变的；

(5)将amolN2与bmolH2的混合气体发生上述反应，

n(N2)=n(H2)=2n(NH3)，即a-x=b-3x=4x，解得： a：b=5：7；

(6) a．反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态都存在反应速率v(N2)：v(H2)：v(NH3)=1：3：2，不能用于判断是否破坏，故a错误；

b．各组分的物质的量浓度不再改变，可说明正逆反应速率相等，达到破坏状态，故b正确；

c．混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明气体的总物质的量不变，可说明达到破坏状态，故c正确；
d．因气体的质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到破坏，混合气体的密度都不变，故d错误；

e．单位时间内生成nmolN2的同时，生成3nmolH2，都为逆反应，不能说明正逆反应速率相等，故e错误；

f．2v(N2)消耗＝v(NH3)消耗，说明正逆反应速率相等，v(N2)消耗＝2v(NH3)消耗，不能说明正逆反应速率相等，故f错误；

g．单位时间内3molH−H键断裂的同时2molN−H键也断裂，正逆反应速率不等，没有达到破坏状态，故g错误；

答案选bc。