Question

7．在3個2L的密閉容器中，在相同的溫度下、使用相同的催化劑分別進行反應：3H₂（g）+N₂（g）$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃（g）．按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時有關數據如下：

容器	甲	乙	丙
反應物的投入量	3molH2、2molN2	6molH2、4molN2	2molNH2
達到平衡的時間/min		5	8
平衡時N2的濃度/mol．L-1	c1	1.5
NH3的體積分數	φ1		φ2
混合氣體的密度/g．L-1	ρ1	ρ2

下列說法不正確的是（　　）

• A． 容器乙中反應從開始到達平衡的反應速率為v（H₂）=0.3mol•L^-1•min^-1
• B． 2c₁＜1.5
• C． 在該溫度下甲容器中反應的平衡常數K=$\frac{（2-2{c}_{1}）^{2}}{{c}_{1}•（3{c}_{1}-1.5）^{3}}$
• D． 2ρ₁=ρ₂

Answer 1

分析 A．根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（N₂），再利用反應速率之比等于其計量數之比計算v（H₂）；
B．乙等效為在甲的基礎上增大壓強，平衡正向移動，乙中氮氣轉化率大于甲中；
C．甲容器中，反應前氫氣濃度為c（H₂）=$\frac{3mol}{2L}$mol/L=1.5mol/L，氮氣的濃度為$\frac{2mol}{2L}$mol/L=1mol/L，達到平衡時氮氣的濃度變化為（1-c₁）mol/L，則：
                   3 H₂（g）+N₂（g）?2  NH₃（g）
起始濃度（mol/L）：1.5          1           0
變化濃度（mol/L）：3（1-c₁）    （1-c₁）     2（1-c₁）
平衡濃度（mol/L）：3c₁-1.5       c₁）       2（1-c₁）
代入化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$計算；
D．反應前后都是氣體，容器的容積都是2L，乙中混合氣體的質量為甲的2倍，則乙中密度為甲中2倍．

解答 解：A．v（N₂）=$\frac{\frac{4mol}{2L}-1.5mol/L}{5min}$=0.1mol/（L．min），反應速率之比等于其計量數之比，則v（H₂）=3v（N₂）=0.3mol/（L．min），故A正確；
B．乙等效為在甲的基礎上增大壓強，平衡正向移動，乙中氮氣轉化率大于甲中，則2c₁＞1.5，故B錯誤；
C．甲容器中，反應前氫氣濃度為c（H₂）=$\frac{3mol}{2L}$mol/L=1.5mol/L，氮氣的濃度為$\frac{2mol}{2L}$mol/L=1mol/L，達到平衡時氮氣的濃度變化為（1-c₁）mol/L，則：
                  3 H₂（g）+N₂（g）?2 NH₃（g）
起始濃度（mol/L）：1.5         1        0
變化濃度（mol/L）：3（1-c₁）  （1-c₁）   2（1-c₁）
平衡濃度（mol/L）：3c₁-1.5     c₁       2（1-c₁）
則化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（2-2{c}_{1}）^{2}}{{c}_{1}•（3{c}_{1}-1.5）^{3}}$，故C正確；
D．反應前后都是氣體，容器的容積都是2L，乙中混合氣體的質量為甲的2倍，則2ρ₁=ρ₂，故D正確，
故選：B．

點評 本題考查化學平衡計算，B選項中注意構建等效平衡，利用平衡移動原理分析解答，題目難度中等．