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5min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)=0.05mol·L^-1·min^-1

b.v(H₂)=0.03mol·L^-1·min^-1

c.v(N₂)=0.02mol·L^-1·min^-1

d.v(H₂)=0.00lmol·L^-1·s^-1

(4)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

Answer

70% 0.09mol/(L•min) a>c=d>b bc

【解析】

(1)N2的初始物质的量0.20mol，第5min时，N2的物质的量为0.06mol，根据转化率的计算公式计算；

(2)根据v=，结合v(H2)=3v(N2)计算；

(3)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分析判断；

(4)根据化学平衡状态的特征分析判断。

(1)N2的初始物质的量0.20mol，第5min时，N2的物质的量为0.06mol，已经转化的氮气的物质的量为0.20mol-0.06mol=0.14mol，反应在第5min时，N2的转化率=×100%=70%，故答案为：70%；

(2)N2的初始物质的量0.20mol，第2min时，N2的物质的量为0.08mol，从0～2min内已经转化的氮气的物质的量为0.20mol-0.08mol=0.12mol，则v(N2)====0.03mol/(L•min)，v(H2)=3v(N2)=0.09mol/(L•min)，故答案为：0.09mol/(L•min)；

(3)反应为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，以氢气的反应速率为标准进行判断；

a．v(NH3)=0.05mol/(L•min)，反应速率之比等于其计量数之比，所以ν(H2)=0.075mol/(L•min)；

b．ν(H2)=0.03mol/(L•min)；

c．ν(N2)=0.02mol/(L•min)，反应速率之比等于其计量数之比，所以ν(H2)=0.06mol/(L•min)；

d．v(H2)=0.00l mol/(L•s) =0.06mol/(L•min)；

所以该反应进行快慢的顺序为a＞c=d＞b，故答案为：a＞c=d＞b；

(4)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，不能用于判断是否是平衡状态，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，达到平衡状态，故b正确；

c．该反应为气体的物质的量减小的反应，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，可说明达到平衡状态，故c正确；

d．混合气体的总质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡，混合气体的密度都不变，因此混合气体的密度不变，不能用于判断是否是平衡状态，故d错误；

故答案为：bc。