Question

某温度下，在2 L恒容密闭容器中3种物质间进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示，反应在t₁ min 时达到平衡。

(1)请写出该反应的化学方程式：_____________________________。

(2)若上述反应中X、Y、Z分别为NH₃、H₂、N₂，且已知1 mol 氨气分解成氮气和氢气要吸收46 kJ的热量，则至t₁ min时，该反应吸收的热量为________；在此t₁ min时间内，用H₂表示该反应的平均速率v(H₂)为__________。下列叙述能判断该反应达到平衡状态的是________(填字母代号)。

A．容器内各气体组分的质量分数不再发生改变

B．正反应速率与逆反应速率相等

C．容器内气体的密度不再发生改变

D．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变

Answer

2X3Y＋Z(写“===”不得分) 36.8 kJ mol/(L·min) ABD

【解析】（1）化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比，以此书写化学方程式；

（2）利用转化的物质的量计算反应热，根据反应速率的含义计算；当反应中各物质的物质的量不再变化时，反应达到平衡状态，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量不变。

（1）由图象可以看出，X的物质的量逐渐减小，则X为反应物，Y、Z的物质的量逐渐增多，作为Y、Z为生成物，当反应到达t1min时，△n（X）=0.8mol，△n（Y）=1.2mol，△n（Z）=0.4mol，化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比，则△n（X）：△n（Y）：△n（Z）=2：3：1，所以反应的化学方程式为2X3Y＋Z；

（2）由于1mol氨气分解成氮气和氢气要吸收46kJ的热量，而反应中△n（X）=0.8mol，热效应为：0.8mol×46kJ/mol=36.8kJ；在此t1 min时间内生成氢气是1.2mol，浓度是0.6mol/L，则用H2表示该反应的平均速率v(H2)为mol/(L·min)；

A．容器内各气体组分的质量分数不再发生改变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，A正确；

B．正反应速率与逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；

C．由于反应在体积不变的密闭容器中进行，反应过程中气体的体积不变，质量不变，则混合气体的密度不变，不能判断是否达到平衡状态，C错误；

D．混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量不再发生改变，反应达到平衡状态，D正确；答案选ABD。