单选题
436.在一定温度下,反应A2[g]+B2[g]=2AB[g]达到平衡的标志是[ ]。
A
单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的AB
B
容器内的总压不随时间变化
C
单位时间生成2nmol的AB同时生成nmol的B2
D
单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的B2
答案解析
正确答案:C
解析:
**解析:**
化学平衡状态的本质标志是:正反应速率等于逆反应速率($v_{正} = v_{逆}$),且各组分的浓度保持不变。对于反应 $A_2(g) + B_2(g) \rightleftharpoons 2AB(g)$,我们需要根据这一核心原则来分析各个选项。
**1. 分析反应特点:**
该反应是一个反应前后气体分子总数不变的反应(左边 $1+1=2$ mol 气体,右边 $2$ mol 气体)。这意味着无论反应是否达到平衡,容器内的总压强、总物质的量始终保持不变。因此,总压强或总物质的量不变不能作为判断平衡的标志。
**2. 逐项分析:**
* **A. 单位时间生成 $n$ mol 的 $A_2$ 同时生成 $n$ mol 的 $AB$**
* “生成 $A_2$”代表逆反应方向,$v_{逆}(A_2)$ 对应速率为 $n$。
* “生成 $AB$”代表正反应方向,$v_{正}(AB)$ 对应速率为 $n$。
* 根据化学计量数关系,若达到平衡,应满足 $\frac{v_{正}(AB)}{v_{逆}(A_2)} = \frac{2}{1}$,即 $v_{正}(AB) = 2v_{逆}(A_2)$。
* 选项中 $v_{正}(AB) = n$,$v_{逆}(A_2) = n$,即 $v_{正}(AB) = v_{逆}(A_2)$,这不符合计量数比例关系(此时 $v_{正} < v_{逆}$,反应未达平衡,正在向逆反应方向进行)。故 A 错误。
* **B. 容器内的总压不随时间变化**
* 如前所述,该反应前后气体体积不变($\Delta n_g = 0$)。在恒温恒容条件下,无论反应进行到什么程度,体系的总压强始终保持不变。因此,总压不变不能说明反应达到了平衡状态。故 B 错误。
* **C. 单位时间生成 $2n$ mol 的 $AB$ 同时生成 $n$ mol 的 $B_2$**
* “生成 $AB$”代表正反应方向,$v_{正}(AB)$ 对应速率为 $2n$。
* “生成 $B_2$”代表逆反应方向,$v_{逆}(B_2)$ 对应速率为 $n$。
* 根据化学计量数关系,平衡时应满足:$\frac{v_{正}(AB)}{v_{逆}(B_2)} = \frac{2}{1}$。
* 选项中给出的数值恰好满足这一比例:$\frac{2n}{n} = \frac{2}{1}$。这说明正反应速率和逆反应速率相等,反应达到平衡状态。故 C 正确。
* **D. 单位时间生成 $n$ mol 的 $A_2$ 同时生成 $n$ mol 的 $B_2$**
* “生成 $A_2$”和“生成 $B_2$”都代表逆反应方向。
* 这只描述了逆反应中各物质生成的比例关系(符合化学计量数 $1:1$),并没有涉及正反应的情况,无法判断正逆反应速率是否相等。无论是否平衡,只要发生逆反应,生成 $A_2$ 和 $B_2$ 的物质的量之比永远是 $1:1$。故 D 错误。
**结论:**
只有选项 C 正确体现了正逆反应速率相等($v_{正} = v_{逆}$)这一平衡本质特征。
**答案:C**
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