Question

【题目】合成氨反应为N2+3H22NH3 ， 今有A、B、C、D四个容器，每个容器中有两种操作，两种操作分别达到平衡后，操作1中N2和操作2中NH3转化率之和一定不为1的是（起始体积相等）（ ）
A.恒温恒容：操作1：加1 mol N2+3 molH2 ， 操作2：加2 mol NH3
B.恒温恒压：操作1：加1 mol N2+3 molH2 ， 操作2：加2 mol NH3
C.恒温恒容：操作1：加1 mol N2+3 molH2 ， 操作2：加3 mol NH3
D.恒温恒压：操作1：加1 mol N2+3 molH2 ， 操作2：加3 mol NH3

Answer 1

【答案】C
【解析】解：A、该反应正反应是气体体积减少的反应，恒温恒容下，加操作2转化到左边，可得1 mol N2+3 mol H2，与操作1对应各组分的物质的量相等，与操作1为等效平衡，平衡时NH3的物质的量相同，令操作1中N2的转化率为a，由方程式可知平衡时NH3为2amol；操作2中 NH3的转化率为b，平衡时NH3为2（1﹣b）mol，所以有2amol=2（1﹣b）mol，整理得a+b=1，故A不符合；

B、该反应正反应是气体体积减少的反应，恒温恒压下，加操作2转化到左边，可得1 mol N2+3 mol H2，与操作1对应各组分的物质的量之比相等，与操作1为等效平衡，平衡时NH3的含量相同，令操作1中N2的转化率为a，由方程式可知平衡时NH3为2amol，平衡时总的物质的量为（4+2a）mol；操作2中 NH3的转化率为b，平衡时NH3为2（1﹣b）mol，总的物质的量为（2+2b）mol，所以 = ，整理得a+b=1，故B不符合；

C、该反应正反应是气体体积减少的反应，恒温恒容下，加操作2转化到左边，可得1.5 mol N2+4.5mol H2，与操作1对应各组分的物质的量不相等，与操作1不是等效平衡，可等效为在操作2在操作1的基础上增大压强，平衡时NH3含量增大、物质的量比操作1增大，令操作1中N2的转化率为a，由方程式可知平衡时NH3为2amol，平衡时总的物质的量为（4+2a）mol；操作2中 NH3的转化率为b，平衡时NH3为3（1﹣b）mol，总的物质的量为（3+3b）mol，所以 ＜ ，整理得a+b＜1，故C符合；

D、该反应正反应是气体体积减少的反应，恒温恒压下，加操作2转化到左边，可得1.5mol N2+4.5mol H2，与操作1对应各组分的物质的量之比相等，与操作1为等效平衡，平衡时NH3的含量相同，令操作1中N2的转化率为a，由方程式可知平衡时NH3为2amol，平衡时总的物质的量为（4+2a）mol；操作2中 NH3的转化率为b，平衡时NH3为3（1﹣b）mol，总的物质的量为（3+3b）mol，所以所以 = ，整理得a+b=1，故D不符合；

故选C．

【考点精析】掌握等效平衡是解答本题的根本，需要知道在条件不变时，可逆反应不论采取何种途径，即由正反应开始或由逆反应开始，最后所处的平衡状态是相同；一次投料或分步投料，最后所处平衡状态是相同的，某一可逆反应的平衡状态只与反应条件（物质的量浓度、温度、压强或体积）有关，而与反应途径（正向或逆向）无关．