Question

1．500℃、20MPa时，将H2和N2置于一容积为2L的密闭容器中发生反应．反应过程中H₂、N₂和NH₃物质的量变化如图所示．则下列说法正确的是（　　）
①反应开始到第一次平衡时，N₂的平均反应速率为0.005mol•L^-1•min^-1
②从曲线变化可以看出，反应进行到10min至20min钟时可能是使用了催化剂
③从曲线变化可以看出，反应进行至25min钟时，分离出0.1mol的氨气
④在25min时平衡正向移动但达到新平衡后NH₃的体积分数比原平衡小．

• A． ①②③
• B． ②③④
• C． ①②④
• D． ①③④

Answer 1

分析 ①第一次平衡时，时间为20min，氮气的物质的量由0.4mol变为0.25mol，由于是恒压条件下，根据物质的量之比等于体积之比可知，此时容器体积为1.4L，此时氮气的浓度为0.179mol/L，根据速率公式可计算出氮气的速率；
②根据图象知，平衡向正反应方向移动，10min时是连续的，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明为使用催化剂；
③25分钟，NH₃的物质的量突然减少，而H₂、N₂的物质的量不变，说明应是分离出NH₃；
④第25分钟，NH₃的物质的量突然减少，而H₂、N₂的物质的量不变，说明应是分离出NH₃，根据浓度对平衡影响分析．

解答 解：①第一次平衡时，时间为20min，氮气的物质的量由0.4mol变为0.25mol，由于是恒压条件下，根据物质的量之比等于体积之比可知，此时容器体积为1.4L，此时氮气的浓度为0.179mol/L，所以氮气的溶液变化为0.2mol/L-0.179 mol/L=0.121mol/L，v（N₂）=$\frac{0.121mol/L}{20min}$=0.00605mol/（L•min），故错误；
②由图象可知各组分物质的量变化增加，且10min时变化是连续的，20min达平衡时，△n（N₂）=0.4-0.25=0.15mol，△n（H₂）=0.6mol-0.15mol=0.45mol，△n（NH₃）=0.3mol，物质的量变化之比等于化学计量数之比，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明10min可能改变的条件是使用催化剂，故正确；
③25分钟，NH₃的物质的量突然减少，而H₂、N₂的物质的量不变，说明应是分离出NH₃，故正确；
④第25分钟，NH₃的物质的量突然减少，而H₂、N₂的物质的量不变，说明应是分离出NH₃，平衡向正反应方向移动，由于反应条件为恒容，与原平衡相比，容器内压强减小，则反应进行的程度减小，但达到新平衡后NH₃的体积分数比原平衡小，故正确；
故选B．

点评 本题考查化学平衡的计算、平衡移动以及平衡状态的判断，题目难度中等，注意对图象的分析．