Question

18．在容积均为500mL的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三个密闭容器（容器体积恒定不变）中分别充入1molN₂和2.5molH₂，三个容器的反应温度分别为T₁，T₂，T₃，且恒定不变．在其他条件相同的情况下发生反应：N₂+3H₂?2NH₃△H＜0．实验测得反应均进行到t min时N₂的体积分数如图所示．下列说法正确的是（　　）

• A． 当v（H₂）=3v（N₂）时．可以说明三个容器中的反应达平衡状态
• B． 在t min时，一定达化学平衡状态的是III
• C． 在t min时测得Ⅲ中c（N₂）=1mol•L^-1，若再向Ⅲ中充人1.5molN₂和1molNH₃，H₂的转化率增大
• D． 三个容器中的反应均达到平衡后．氨气的质量分数Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ

Answer 1

分析 A、没有指明H₂和N₂的正逆反应速率；
B、根据温度越高反应速率越快，相同时间内氮气的含量越低，tmin时，氮气的含量Ⅲ比Ⅱ高，故Ⅲ到达平衡；
C、在一定温度和有催化剂存在的条件下，将1molN₂和2.5molH₂放入500mL密闭容器中，Ⅲ达到平衡，平衡后N₂的浓度为1mol/L，利用三段式法计算平衡常数，结合浓度商和平衡常数比较分析判断平衡移动方向解决；
D、根据反应为放热反应，所以升温平衡向逆反应方向移动．

解答 解：A、若为一个表示正反应速率、另一个表示逆反应速率，反应到达平衡，若为同方向速率，选项A中关系式在任何情况下都成立，不能说明到达平衡，没有指明H₂和N₂的正逆反应速率，不能说明反应达到了平衡状态，故A错误；
B、由于不能确定容器II中氮气是否达到最小值，因此不能确定II是否达到平衡状态，若未达平衡，温度越高反应速率越快，相同时间内氮气的含量越低，tmin时，氮气的含量Ⅲ比Ⅱ高，故Ⅲ到达平衡，故B正确；
C、在一定温度和有催化剂存在的条件下，将1molN₂和2.5molH₂放入500mL密闭容器中，Ⅲ达到平衡，平衡后N₂的浓度为1mol/L，则：
              N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol/L）：2       5        0
变化（mol/L）：1       3        2
平衡（mol/L）：1       2        2
K=$\frac{2{\;}^{2}}{1×2{\;}^{3}}$=0.5，保持温度不变，再向容器中同时充入1.5mol氮气和1mol氨气，则此时N₂的浓度=1mol/L+$\frac{1.5mol}{0.5L}$=4mol/L，NH₃的浓度=2mol/L+$\frac{1mol}{0.5L}$=4mol/L，故浓度幂Q_c=$\frac{4{\;}^{2}}{4×2{\;}^{3}}$=0.5=K，则平衡不移动，H₂的转化率将不变，故C错误；
D、因为该反应为放热反应，所以升温平衡向逆反应方向移动，则温度越高氨气的质量分数越小，又T₁＜T₂＜T₃，所以三个容器中的反应均达到平衡后，氨气的质量分数Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，故D正确；
故选BD．

点评 本题考查化学平衡的移动，意在考查考生对图象的分析能力以及对化学平衡的理解，难度较大．