Question

氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。

(1)在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N₂(g)＋3H₂(g) ⇌2NH₃(g)。该可逆反应达到平衡的标志是________。

A.3v_正(H₂)＝2v_逆(NH₃)

B.单位时间生成m mol N₂的同时生成3m mol H₂

C.容器内的总压强不再随时间而变化

D.混合气体的密度不再随时间变化

(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2 L的恒容密闭容器中测得如表所示数据。请回答下列问题：

时间/min	CH4/mol	H2O/mol	CO/mol	H2/mol
0	0.40	1.00	0	0
5	a	0.80	c	0.60
7	0.20	b	0.20	d
10	0.21	0.81	0.19	0.64

①分析表中数据，判断5 min时反应是否处于平衡状态？______(填“是”或“否”)，前5 min反应的平均反应速率v(CH₄)＝______。

②反应在7～10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是________。

A.减少CH₄的物质的量       B.降低温度       C.升高温度      D.充入H₂

(3)氨的催化氧化：4NH₃＋5O₂(g) ⇌4NO(g)＋6H₂O(g)是工业制硝酸的重要反应。在1 L密闭容器中充入4 mol NH₃(g)和5 mol O₂(g)，保持其他条件不变，测得c(NO)与温度的关系如图所示。该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0。

Answer

C 是 0.02 mol·L－1·min－1 D ＜

【解析】

（1）可逆反应N2+3H2⇌2NH3达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化；该反应前后都是气体，容器容积固定，则气体的密度始终不变；

（2）①化学平衡状态时各组分的浓度不再随时间的改变而改变；

②根据影响化学平衡移动的因素来分析；

（3）在1L密闭容器中充入4molNH3（g）和5molO2（g），保持其他条件不变，测得c（NO）与温度的关系如图所示随温度升高，NO浓度增大后减小说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H＜0。

（1）A．3v（H2）正=2v（NH3）逆，化学反应速率之比与化学计量数之比不等，则正逆反应速率不等，没有达到平衡状态，故A错误；

B．单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2，只能说明反应逆向进行，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；

C．该反应为气体体积缩小的反应，反应过程中气体的物质的量发生变化，容器内压强也发生变化，容器内压强不再随时间而变化，说明各组分的浓度不再变化，正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故C正确；

D．密度，气体总质量不变，容器体积不变，则混合气体的密度不再随时间变化，所以密度不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故D错误；故选C，故答案为：C；

（2）①根据CO和H2的物质的量的变化情况可以判断，5min时反应是处于平衡状态，所以5min时反应是处于平衡状态；前5min平均反应速率，故答案为；是；0.02 mol·L－1·min－1；

②反应在7～10min之间，只有CO的物质的量减少，加入氢气能让平衡逆向移动，减少一氧化碳的浓度，故答案为：D；

（3）在1L密闭容器中充入4molNH3（g）和5molO2（g），保持其他条件不变，测得c（NO）与温度的关系如图所示随温度升高，NO浓度增大后减小说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜。