Question

【题目】在3个2L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：3H2(g)+N2(g)2NH3(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物的投入量	3molH2、2molN2	6molH2、4molN2	2molNH3
达到平衡的时间/min		5	8
平衡时N2的浓度/mol·L-1	c1	1.5
NH3的体积分数	ω1		ω3
混合气体的密度/g·L-1	ρ1	ρ2

下列说法正确的是（ ）

A.2c1<1.5B.ρ1=ρ2

C.ω1=2ω3D.在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=

Answer 1

【答案】D

【解析】

A、恒温、恒容条件下，假设乙容器的容积为4L，则达到平衡时甲乙为等效平衡，各组分的含量、浓度相等，此时氮气的浓度为c1，然后将容器的容积缩小到2L，若平衡不移动，则N2的浓度为2c1，由于压强增大，平衡向着正向移动，所以2c1>1.5，选项A错误；

B、反应前后都是气体，容器的容积都是2L，乙中混合气体的质量为甲的2倍，根据ρ=可知：2ρ1=ρ2，选项B错误；

C、丙中加入2mol氨气相当于加入了1mol氮气、3mol氢气，而甲中加入3mol H2、2mol N2，由于丙中按化学计量数之比投料，达到平衡时NH3的体积分数最大，故ω3>ω1，选项C错误；

D、甲容器中，反应前氢气浓度为c（H2）=mol/L=1.5mol/L，氮气的浓度为mol/L=1mol/L，氮气的浓度变化为（1-c1）mol/L，

由化学平衡的三段式可得：

3H2（g）+N2（g）2NH3（g）

起始（mol/L）： 1.5 1 0

浓度变化（mol/L）： 3（1-c1） （1-c1） 2（1-c1）

平衡（mol/L）： 1.5-3（1-c1） c1 2（1-c1）

化学平衡常数K===，选项D正确；

答案选D。