Question

1．现有容积均为500mL的甲、乙两个密闭容器（甲容器恒温恒容，乙容器恒容绝热），500℃时向两容器中分别充入1mol N₂和2.5mol H₂，发生反应：N₂+3H₂═2NH₃△H＜0并达到平衡．下列有关说法不正确的是（　　）

• A． 达平衡后，甲、乙两容器中气体的密度相同
• B． 甲容器中反应达平衡所需时间比乙容器中的长
• C． 达平衡后，甲容器中混合气体的平均摩尔质量比乙容器中的大
• D． 平衡时甲容器中c（N₂）=1 mol/L，若再充入1.5 mol N₂和1 mol NH₃，H₂的转化率变大

Answer 1

分析 反应N₂+3H₂?2NH₃△H＜0为气体体积减小的放热反应，
A、由于该反应是在容器体积不变的条件下进行的，反应过程中气体质量守恒平衡，据此判断；
B、甲容器恒温恒容，乙容器恒容绝热，由于该反应放热，所以乙容器的温度高于甲容器，所以乙容器反应速率较快；
C、甲容器恒温恒容，乙容器恒容绝热，由于该反应放热，所以乙容器的温度高于甲容器，乙容器中反应正向进行的程度小于甲容器，所以气体的物质的量乙容器小于甲容器；
D、平衡时甲容器中c（N₂）=1 mol/L，据此可计算出平衡常数，再充入1.5 mol N₂和1 mol NH₃，根据平衡常数与浓度商比较H₂的转化率，据此判断．

解答 解：反应N₂+3H₂?2NH₃△H＜0为气体体积减小的放热反应，
A、由于该反应是在容器体积不变的条件下进行的，反应过程中气体质量守恒平衡，所以达平衡后，甲、乙两容器中气体的密度相同，故A正确；
B、甲容器恒温恒容，乙容器恒容绝热，由于该反应放热，所以乙容器的温度高于甲容器，所以乙容器反应速率较快，所以甲容器中反应达平衡所需时间比乙容器中的长，故B正确；
C、甲容器恒温恒容，乙容器恒容绝热，由于该反应放热，所以乙容器的温度高于甲容器，乙容器中反应正向进行的程度小于甲容器，所以气体的物质的量乙容器小于甲容器，而气体质量守恒，所以甲容器中混合气体的平均摩尔质量比乙容器中的大，故C正确；
D、500mL容器分别充入1mol N₂和2.5mol H₂，则N₂和H₂的浓度为2mol/L、5mol/L，平衡时甲容器中c（N₂）=1 mol/L，根据反应利用三段式分析：
              N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始（mol/L）  2     5       0   
转化（mol/L）  1     3       2
平衡（mol/L）  1     2       2
所以K=$\frac{{2}^{2}}{{2}^{3}×1}$=$\frac{1}{2}$，
当充入1.5 mol N₂和1 mol NH₃时，此时N₂和NH₃的浓度分别为3.5mol/L、4mol/L，则浓度商Qc=$\frac{{4}^{2}}{3.5×{2}^{3}}$=$\frac{4}{7}$$＞\frac{1}{2}$，所以此时反应逆向移动，则H₂的转化率下降，故D错误；
故选D．

点评 本题考查了平衡移动的相关知识、反应容器中气体密度变化、平衡常数的应用等，题目难度中等．