Question

【題目】在一定條件下，將H2和N2置于一容積為2 L的密閉容器中發生反應。反應過程中H2、N2和NH3的物質的量變化如圖所示。

（1）反應處于平衡狀態的時間段是_________________。

（2）圖中10～20 min內曲線發生變化的可能原因是_______________________________________。

（3）第25 min，平衡改變的條件是____________________________________，此時正反應速率_____（填“增大”“減小”或“不變”）；重新達平衡后，NH3的體積分數比原平衡______（填“大”“小”或“不變”）。

（4）判斷該反應達到平衡狀態的標志是___________（填字母）。

a．N2和NH3的濃度相等

b．NH3的百分含量保持不變

c．容器中氣體的壓強不變

d．NH3的生成速率與H2的消耗速率相等

e．容器中混合氣體的密度保持不變

Answer 1

【答案】20~25 min，35~40 min (答對一個即可) 使用了催化劑 分離出0.1 mol NH3 不變 小 b、c

【解析】

（1）達到平衡狀態時，物質的量不變，以此判斷達到平衡的時間段；

（2）由圖象可知各組分物質的量變化增快，且10min時是連續的，三種氣體物質的速率增加倍數相同，說明為使用催化劑；

（3）第25分鐘，NH3的物質的量突然減少，而H2、N2的物質的量不變，說明應是分離出NH3；

（4）當反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再改變；

（1）反應處于平衡狀態時，各物質的物質的量濃度、物質的量等保持不變，從圖象可以看出20~25 min、35~40 min時間段內各物質的的物質的量保持不變，反應處于平衡狀態；

故答案為：20~25 min，35~40 min (答對一個即可)；

（2）由圖可知，0-10分鐘內△n(N2) =0.025mol×2=0.05mol，10-20分鐘內△n′(N2)=0.025mol×4=0.1mol，速率之比等于物質的量之比，所以，0-10分鐘與10到20分鐘兩個時間段中，N2的反應速率之比為0.05mol：0.1mol=1：2；由圖象可知各組分物質的量變化增快，且10min時變化是連續的，20min達平衡時，△n′(N2)=0.025mol×4=0.1mol，△n(H2)=0.025mol×12=0.3mol，△n(NH3)=0.025mol×8=0.2mol，物質的量變化之比等于化學計量數之比，三種氣體物質的速率增加倍數相同，說明10min可能改變的條件是使用催化劑；

故答案為：使用了催化劑；

（3）第25分鐘，NH3的物質的量突然減少0.1mol，而H2、N2的物質的量不變，說明應是分離出NH3，生成物的濃度減小，平衡向正反應方向進行，正反應速率減小，重新達平衡后，NH3的體積分數比原平衡小；

故答案為：分離出0.1 mol NH3；不變；小；

（4）a. N2和NH3濃度是否相等取決于反應的起始量和轉化的程度，不能判斷是否達到平衡，故a錯誤；

b. NH3百分含量保持不變，說明反應達到平衡狀態，故b正確；

c. 反應前后氣體的物質的量不等，容器中氣體的壓強不變，說明達到平衡狀態，故c正確；

d. NH3的生成速率與H2的消耗速率相等，正逆反應速率不等，沒有達到平衡狀態，故d錯誤；

e. 由于氣體的質量和容器的體積不變，則無論是否達到平衡狀態，容器中混合氣體的密度都保持不變，故e錯誤；

故答案為：b、c。