Question

【題目】氨是一種重要的化工原料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。

（1）在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3。該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是________。

A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)

B．單位時間生成m mol N2的同時生成3m mol H2

C．容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時間而變化

D．混合氣體的密度不再隨時間變化

（2）工業(yè)上可用天然氣為原料來制取合成氨的原料氣氫氣。某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)模擬工業(yè)制取氫氣的原理，在一定溫度下，體積為2 L的恒容密閉容器中，測得如下表所示數(shù)據(jù)。

時間/min	CH4(mol)	H2O(mol)	CO(mol)	H2(mol)
0	0.40	1.00	0	0
5	a	0.80	c	0.60
7	0.20	b	0.20	d
10	0.21	0.81	0.19	0.64

請回答下列問題：

①該溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________；

②反應(yīng)在7～10 min內(nèi)，CO的物質(zhì)的量減少的原因可能是________(填字母)。

A．減少CH4的物質(zhì)的量 　　 B．降低溫度

C．升高溫度 　　 D．充入H2

③若保持相同的溫度，向2 L的恒容密閉容器中同時充入0.2 mol CH4、0.6 mol H2O、a mol CO和0.5 mol H2，當(dāng)a＝0.2時，上述反應(yīng)向________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進(jìn)行。若要使上述反應(yīng)開始時向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則a的取值范圍為________（已知：0.253=0.0156）

Answer 1

【答案】C 0.0675 D 正反應(yīng) a>0.26

【解析】

（1）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的物理量不變，據(jù)此分析，注意不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計量系數(shù)之比；

（2）①化學(xué)平衡常數(shù)等于化學(xué)平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積與各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積的比值；

②反應(yīng)在7~10min內(nèi)，CO的物質(zhì)的量減少，而氫氣的物質(zhì)的量增大，據(jù)此分析；

③根據(jù)Qc和K的大小關(guān)系判斷平衡移動方向，同樣方法求出a值范圍。

（1）A、達(dá)到平衡狀態(tài)時，v正(H2): v逆(NH3)=3:2，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)，故A錯誤；

B、氮氣和氫氣都是反應(yīng)物，單位時間內(nèi)生產(chǎn)mmol氮氣的同時，必然生成3mmol氫氣，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯誤；

C、該反應(yīng)正反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，在恒容條件下，反應(yīng)正向進(jìn)行，氣體的總壓強(qiáng)減小，反應(yīng)逆向進(jìn)行，氣體的總壓強(qiáng)增大，容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不變時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；

D、根據(jù)質(zhì)量守恒、容器的體積不變得知，無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度始終不變，所以不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D錯誤。

故本題答案為：C。

（2）①CH4（g）+ H2O(g)CO(g)+3H2(g)

達(dá)到平衡時，c(CH4)=0.10mol/L，c(H2O)=0.40mol/L，c(CO)=0.10mol/L，c(H2)=0.30mol/L，則平衡常數(shù)K===0.0675；

②反應(yīng)在7~10min內(nèi)，CO的物質(zhì)的量減少，而氫氣的物質(zhì)的量增大，可能是充入氫氣，使平衡逆向移動引起的，故選D；

③向2 L的恒容密閉容器中同時充入0.2 mol CH4、0.6 mol H2O、a mol CO和0.5 mol H2，當(dāng)a＝0.2時，平衡體系中，各物質(zhì)的濃度為：c(CH4)=0.1mol/L、c(H2O)=0.3mol/L、c(CO)=0.1mol/L、c(H2)=0.25mol/L，

濃度商Qc===0.052<0.0675=K，所以上述反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。

若要使上述反應(yīng)開始時向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則需Qc>K，即>0.0675，解得a>0.26，

故本題答案為：0.0675 ；D ；正反應(yīng) ；a>0.26。