Question

【題目】合成氨反應為N2+3H22NH3 ， 今有A、B、C、D四個容器，每個容器中有兩種操作，兩種操作分別達到平衡后，操作1中N2和操作2中NH3轉化率之和一定不為1的是（起始體積相等）（ ）
A.恒溫恒容：操作1：加1 mol N2+3 molH2 ， 操作2：加2 mol NH3
B.恒溫恒壓：操作1：加1 mol N2+3 molH2 ， 操作2：加2 mol NH3
C.恒溫恒容：操作1：加1 mol N2+3 molH2 ， 操作2：加3 mol NH3
D.恒溫恒壓：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、該反應正反應是氣體體積減少的反應，恒溫恒容下，加操作2轉化到左邊，可得1 mol N2+3 mol H2，與操作1對應各組分的物質的量相等，與操作1為等效平衡，平衡時NH3的物質的量相同，令操作1中N2的轉化率為a，由方程式可知平衡時NH3為2amol；操作2中 NH3的轉化率為b，平衡時NH3為2（1﹣b）mol，所以有2amol=2（1﹣b）mol，整理得a+b=1，故A不符合；

B、該反應正反應是氣體體積減少的反應，恒溫恒壓下，加操作2轉化到左邊，可得1 mol N2+3 mol H2，與操作1對應各組分的物質的量之比相等，與操作1為等效平衡，平衡時NH3的含量相同，令操作1中N2的轉化率為a，由方程式可知平衡時NH3為2amol，平衡時總的物質的量為（4+2a）mol；操作2中 NH3的轉化率為b，平衡時NH3為2（1﹣b）mol，總的物質的量為（2+2b）mol，所以 = ，整理得a+b=1，故B不符合；

C、該反應正反應是氣體體積減少的反應，恒溫恒容下，加操作2轉化到左邊，可得1.5 mol N2+4.5mol H2，與操作1對應各組分的物質的量不相等，與操作1不是等效平衡，可等效為在操作2在操作1的基礎上增大壓強，平衡時NH3含量增大、物質的量比操作1增大，令操作1中N2的轉化率為a，由方程式可知平衡時NH3為2amol，平衡時總的物質的量為（4+2a）mol；操作2中 NH3的轉化率為b，平衡時NH3為3（1﹣b）mol，總的物質的量為（3+3b）mol，所以 ＜ ，整理得a+b＜1，故C符合；

D、該反應正反應是氣體體積減少的反應，恒溫恒壓下，加操作2轉化到左邊，可得1.5mol N2+4.5mol H2，與操作1對應各組分的物質的量之比相等，與操作1為等效平衡，平衡時NH3的含量相同，令操作1中N2的轉化率為a，由方程式可知平衡時NH3為2amol，平衡時總的物質的量為（4+2a）mol；操作2中 NH3的轉化率為b，平衡時NH3為3（1﹣b）mol，總的物質的量為（3+3b）mol，所以所以 = ，整理得a+b=1，故D不符合；

故選C．

【考點精析】掌握等效平衡是解答本題的根本，需要知道在條件不變時，可逆反應不論采取何種途徑，即由正反應開始或由逆反應開始，最后所處的平衡狀態是相同；一次投料或分步投料，最后所處平衡狀態是相同的，某一可逆反應的平衡狀態只與反應條件（物質的量濃度、溫度、壓強或體積）有關，而與反應途徑（正向或逆向）無關．