Question

11．合成氨工業(yè)中制取原料H₂涉及以下兩個反應：在某個恒溫、恒容的密閉容器中同時進行下列兩個可逆反應：
（甲）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；（乙）CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）．
（1）當下列物理量不再發(fā)生變化時，能表示（甲）（乙）均達到化學平衡狀態(tài)的是B
①混合氣體的密度   
②混合氣體的壓強
③混合氣體的平均相對分子質量④炭的質量    
⑤v（CO）=v（CO₂）
A．①②③B．①②③④C．①②③④⑤D．①③④⑤
（2）在2L定容密閉容器中通入1mol N₂（g）和3mol H₂（g），發(fā)生反應：3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）（放熱反應）
測得壓強-時間圖象如圖甲，測得p₂=0.8p₁，此時溫度與起始溫度相同，在達到平衡前某一時刻（t₁）若僅改變一種條件，得到如圖乙圖象．

①如圖甲，反應開始至平衡時NH₃的平均反應速率為0.08mol/（L•min）平衡時氫氣的轉化率為40%．
②如圖乙，下列說法正確的是AC（填字母）
A．t₁時刻可能是加入了催化劑B．改變條件可以使H₂100%轉化為NH₃
C．增大N₂的濃度，可以提高H₂的轉化率  D．t₂時刻，N₂的濃度與NH₃的濃度之比為1：2．

Answer 1

分析 （1）化學反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量不變，注意該反應中A為固體以及反應中氣體的化學計量數的關系；
（2）①依據化學平衡的三段式列式計算得到平衡物質的量，根據$v=\frac{△c}{△t}$計算；
②A．t₁時刻反應速率加快；
B．可逆反應反應物轉化率不可能為100%；
C．增大一種反應物的濃度，可以增大另一種反應物的轉化率；  
D．t₂時刻，反應進行的程度未知．

解答 解：（1）反應（甲）C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；（乙）CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），當下列物理量不再發(fā)生變化時，
①在恒容體系中混合氣體的密度，說明氣體的質量不變，正逆反應速率相等，故正確；
②兩邊的氣體計量數不相等，若容器內壓強保持不變，說明達平衡狀態(tài)，故正確；
③反應前后混合氣體的平均相對分子質量改變的反應，當混合氣體的平均相對分子質量不變時，該反應達到平衡狀態(tài)，所以能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故正確；
④各組分的量不再改變，說明達平衡狀態(tài)，故正確；
⑤CO和CO₂系數相同，v（CO）=v（CO₂）始終成立，不能說明達平衡狀態(tài)，故錯誤；
故答案為：B；
（2）①p₂=0.8p₁，平衡時氣體物質的量為起始物質的量的0.8倍，混合氣體總物質的量為（1+3）×0.8=3.2mol，
          3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）（放熱反應）
起始（mol）3       1        0
變化（mol）3x      x        2x
平衡（mol）3-3x    1-x      2x
（3-3x）+（1-x）+2x=3.2，解得x=0.4，
反應開始至平衡時NH₃的平均反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2×0.4}{2}}{5}$=0.08mol/（L•min），
平衡時氫氣的轉化率為$\frac{3×0.4}{3}×100%$=40%，
故答案為：0.08mol/（L•min）；40%；
②A．t₁時刻反應速率加快，可能是加入了催化劑，故正確；
B．可逆反應反應物轉化率不可能為100%，故錯誤；
C．增大一種反應物的濃度，可以增大另一種反應物的轉化率，故增大N₂的濃度，可以提高H₂的轉化率，故正確；  
D．t₂時刻，反應進行的程度未知，故錯誤．
故答案為：AC．

點評 本題考查了化學平衡的計算應用，主要是平衡濃度、反應速率概念的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目較簡單．