问题 选择题

合成氨反应为N2+3H2⇌2NH3,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(起始体积相同)(  )

A.恒温恒容:操作1:加1 mol N2+3 mol H2,操作2:加2 mol NH3

B.恒温恒压:操作1:加1 mol N2+3 mol H2,操作2:加2 mol NH3

C.恒温恒容:操作1:加1 mol N2+3 mol H2,操作2:加3 mol NH3

D.恒温恒压:操作1:加1 mol N2+3 mol H2,操作2:加3 mol NH3

答案

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

2a
4+2a
=
2(1-b)
2+2b
,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

2a
4-2a
3(1-b)
3+3b
,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

2a
4+2a
=
3(1-b)
3+3b
,整理得a+b=1,故D不符合;

故选C.

单项选择题
单项选择题 B1型题