合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)? ΔH＜0，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時間變化的關系如圖所示。下列敘述正確的是

A.點a的正反應速率比點b的小

B.點c處反應達到平衡

C.點d(t1時刻)和點e(t2時刻)處n(N2)不一樣

D.其他條件不變, 773 K下反應至t1時刻，n(H2)比上圖中d點的值大

?

問題出在A選項，點a的正反應速率真的比點b的大嗎？正反應速率應該是由氮氣和氫氣的濃度共同決定的，這是一個恒壓條件下的氣體體積減小的反應，在反應物物質的量減小的同時，容器體積也在減小，因此反應物的濃度變化并不是顯而易見的，需要討論。

設初始時氮氣的物質的量為a，氫氣的物質的量為b，氨氣的物質的量為0，恒溫恒壓條件下反應（正向），反應進度為x（未達平衡），則有

???????????? ? N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)

初始 ??????? a?????????? b??????????????? 0

某時刻 ??? a?x?? ? b?3x?????????? 2x

可以構建反應物濃度與反應進度x的關系式：

c(N2)＝a?x/(a＋b?2x)Vm

c(H2)＝b?3x/(a＋b?2x)Vm

Vm為氣體摩爾體積

對x求導，有

c’(N2)＝(a?b)Vm/[(a＋b?2x)Vm]^2

c’(H2)＝?(3a＋b)Vm/[(a＋b?2x)Vm]^2

可以看到，a＝b時，c’(N2)＝0，c(N2)隨x增大而不變，如c(N2)由7/14變?yōu)?/12

????????????????? a＞b時，c’(N2)＞0，c(N2)隨x增大而增大，如c(N2)由8/14(0.57)變?yōu)?/12(0.58)

????????????????? a＜b時，c’(N2)＜0，c(N2)隨x增大而減小，如c(N2)由6/14(0.42)變?yōu)?/12(0.41)

????????????????? c’(H2)恒小于0，c(H2)隨x增大而減小

所以，反應進度x增大，氮氣的濃度可增（a＞b）可減（a＜b）可不變（a＝b），氫氣的濃度只會減小。

回到題目的A選項上，因為不知道投料情況，隨反應發(fā)生，氮氣濃度的變化情況是不確定的，氫氣濃度一定減小，正反應速率由兩者共同確定，則正反應速率的變化情況是不確定的，A選項無法判斷。