Question

Ⅰ．体积为5L的恒温、恒容密闭容器甲起始投入2mol N₂ 3mol H₂经过10s达平衡，测得平衡时NH₃的物质的量为0.8mol．
Ⅱ．容器乙起始投入a mol N₂，b mol H₂，维持恒温、恒压到平衡，测得平衡时NH₃的物质的量为1.2mol．两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同．
（1）容器甲10s 内用H₂表示的平均反应速率v（H₂）=

0.024mol/（L?s）

，达平衡时N₂的转化率=

20%

．
（2）下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态？

AD

A．容器乙的气体密度不再变化         B．氢元素的质量不再变化
C．氮气的生成速率等于氨气的消耗速率 D．断裂1molN≡N键同时断裂6mol N-H键
（3）达平衡时甲容器的压强

等于

 乙容器的压强（填“等于”、“大于”或“小于”）．
（4）a=

3

mol，b=

4.5

mol．
（5）达平衡时乙容器的体积为

7.5

L．
（6）起始时容器乙是容器甲压强的

0.84

倍．

Answer 1

分析：由公式得反应速率、转化率，利用化学平衡状态特征判断是否达平衡状态，利用两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同，得出乙容器中a、b的数值，利用温度不变，化学平衡常数不变，得出平衡时乙容器的体积，利用理想状态气体方程，得出起始时容器乙与容器甲的关系．

解答：解：（1）v（NH₃）=

△c(NH3)

△t

=

0.8mol/5L

10s

=0.016mol/（L?s）
         v（H₂）=

3

2

v（NH₃）=

3

2

×0.016mol/（L?s）=0.024 mol/（L?s）
         α（N₂）=

1 2 ×0.8mol

2mol

×100%=20%
故答案为：0.024 mol/（L?s）    20%
（2）A：恒温、恒压下对于反应 N₂+3H₂=2NH₃，气体的物质的量发生变化，容器乙的体积亦随之变化，反应混合物的总质量不变．当容器乙的气体密度不再变化，说明容器乙的体积不再变化，反应到达平衡状态．故A对．
B：氢元素的质量自始至终都不发生变化，不能说明到达平衡状态．故B错．
C：利用速率相等判断是否到达平衡状态，是指同一物质的生成速率与消耗速率相等，氨气的消耗说明氮气生成，方向一致，不能说明到达平衡状态．故C错．
D：反应断裂1mol N≡N键同时要生成6molN-H键，断裂N-H键与生成N-H键的量相等，到达平衡状态．故D对．
 故选：A D
（3）根据理想气体状态方程：PV=nRT，得P=

n

V

RT，由两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同，得

n

V

相同，T相同，所以得出P相同．
所以本题答案为：相等
（4）I中：N₂ +3H₂ =2NH₃
           开始    2mol   3mol   0mol
           变化   0.4mol  1.2mol   0.8mol
           平衡   1.6mol  1.8mol   0.8mol
平衡时N₂体积分数：

1.6mol

1.6mol+1.8mol+0.8mol

=

8

21

平衡时H₂体积分数：

1.8mol

1.6mol+1.8mol+0.8mol

=

3

7

平衡时NH₃体积分数：1-

8

21

-

3

7

=

4

21

II中：容器乙中反应混合物总物质的量为：n_总=1.2mol÷

4

21

=6.3mol
                      N₂ +3H₂ ═2NH₃
           开始   amol   bmol    0mol
           变化 0.6mol   1.8mol    1.2mol
           平衡 （a-0.6）mol  （b-1.8）mol  1.2mol
所以：（a-0.6）mol=6.3mol×

8

21

    得a=3
      （b-1.8）mol=6.3mol×

3

7

     得b=4.5
故答案为：3   4.5
（5）I中平衡时N₂浓度：c（N₂）=

1.6mol

5L

I中平衡时H₂浓度：c（H₂）=

1.8mol

5L

I中平衡时NH₃浓度：c（NH₃）=

0.8mol

5L

该温度下平衡常数k_c=

( 0.8 5 )2

( 1.8 5 )3× 1.6 5

=

10

1.83

，平衡常数只受温度影响，温度相同平衡常数相等．
令达平衡时乙容器的体积为VL，则：

( 1.2 v )2

( 2.7 v )3× 2.4 v

=

10

1.83

，得V=7.5
故答案为：7.5
（6）令起始时容器甲压强为p，起始时容器乙压强p′，由理想气体状态方程PV=nRT得：
p×5=5RT，p′×7.5=6.3RT．所以p′=0.84p
故答案为：0.84

点评：本题考查的知识点较多，速率、平衡状态判断是考试的热点，利用化学平衡常数、理想气体状态方程是解决（5）（6）问的关键．