Question

求解化学题：在容积不同的多个密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下

在容积不同的多个密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，同时发生反应N2+3H2⇌2NH3，并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数，绘图如图：（1）A，B，C，D，E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是：

为什么“尚未达到化学平衡状态的点”不是“ABDE”，DE不是平衡移动的过程吗？怎知DE已达到平衡？

Answer 1

首先呢，N2+3H2⇌2NH3是个可逆反应，对吧？那么，其达到平衡状态，就一定需要一定的时间。而我们知道，这个反应时放热反应，也就是说，如果大家都达到平衡状态，那么，abcde所对应的nh3的体积分数的大小有大到小为abcde。可是，为什么会出现这样的图呢？我们知道，对于任何可逆反应，温度越低，其反应速度越慢，而题目说的是在固定的时间时测定其中NH3的体积分数，所以，ab两点是因为时间不够，反应尚未平衡，NH3的体积分数小。而为什么c点也说未达到化学平衡呢？其实这是有争议的。实验只做了五个温度，而C点是个拐点，也就是说，真正在t秒时，恰好达到平衡的点所对应的温度应该在C点的附近，可能在C点的左边（此时C点状态也是平衡状态），也可能在C点右边（此时C点状态不是平衡状态）。因而c点不好判断。但对于DE两点来说，就肯定是平衡状态，因为，它们的大小关系满足大家都达到平衡状态时的大小关系。

追问

可是在CE段随着温度上升平衡不是向左移动了吗，怎么说DE为平衡状态呢

追答

N2+3H2⇌2NH3 这个反应的正反应是放热反应，也就是说，温度越高，平衡越向左移动，NH3的体积分数越小。而且，温度越高，反应速率越快（反应速率与平衡没有一点关系，只与反应物浓度，温度，压强或催化剂有关）达到平衡所需要的时间越短。而真正在t秒时，恰好达到平衡的点所对应的温度在C点的附近，它不会距离C点特别远，而T3，T4之间的距离较大，我们认为这个点在D点前，而在这个点之后的所有温度下，这个反应达到平衡所需时间都小于t秒，所以说在t秒时测，DE点一定平衡。

Answer 2

A B点未达平衡，此图像注意看线的变化趋势，横坐标为温度，A---C段 若反应达平衡，温度升高，平衡左移，氨体积分数增应减小，线的变化趋势显示增大，说明反应仍在正向进行，未达平衡。故平衡点是CDE