Question

14．在3個溫度、容積相同的1L密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得一分鐘后反應達到平衡時的有關數(shù)據(jù)如下[已知N₂（g）+3H₂（g）??2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1]：

容器	甲	乙	丙
反應物投入量	1molN2、3molH2	2molNH3	4molNH3
NH3的濃度（mol•L-1）	c1	c2	c3
反應的能量變化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
體系壓強（Pa）	p1	p2	p3
反應物轉化率	a1=25%	α2	α3

（1）由以上數(shù)據(jù)，甲、乙、丙達平衡時，N₂的濃度大小關系為甲=乙＜丙，從反應開始到達到平衡，甲中以H₂表示的反應速率是0.75 mol/（L•min）．
（2）該溫度下，丙中反應2NH₃?N₂+3H₂的平衡常數(shù)是34.17．
（3）a+b=92.4（填“＜”、“＞”或“=”，下同）；α₁+α₃＜1．
（4）若要使甲重新達平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值變小，其他條件可采用BC．
A．使用催化劑  B．增大氮氣濃度C．升高溫度  D．縮小容器體積．

Answer 1

分析 （1）由以上數(shù)據(jù)，甲、乙是等效平衡，丙是乙的2倍，則達平衡時，N₂的濃度丙大于乙，根據(jù)甲中以H₂表示的反應速率=$\frac{△c}{△t}$計算；
（2）溫度不變，則平衡常數(shù)不變，所以丙中反應2NH₃?N₂+3H₂的平衡常數(shù)為甲的倒數(shù)；
（3）甲投入1molN₂、3molH₂，乙中投入2molNH₃，則甲與乙是完全等效的，根據(jù)蓋斯定律可知，甲與乙的反應的能量變化之和為92.4kJ，故a+b=92.4；
丙容器反應物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移動，轉化率α₁+α₃=1；由于丙中相當于增大壓強，平衡向著向著正向移動，氨氣的轉化率減小，所以轉化率α₁+α₃＜1；
（4）A．使用催化劑，平衡不移動；
B．增大氮氣濃度，所以平衡正向移動，但氮氣濃度增大，則平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值變小；
C．升高溫度平衡向逆反應方向移動；
D．縮小容器體積增大壓強，平衡正向移動．

解答 解：（1）由以上數(shù)據(jù)，甲、乙是等效平衡，所以N₂的濃度相等，丙是乙的2倍，則達平衡時，N₂的濃度丙大于乙，從反應開始到達到平衡，甲中以H₂表示的反應速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{3×25%}{1}}{1}$=0.75 mol/（L•min），故答案為：甲=乙＜丙；0.75 mol/（L•min）；
（2）已知甲中合成氨反應，則N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）               1      3        0
變化量（mol）              0.25    0.75     0.5
平衡量（mol）              0.75    2.25     0.5
該反應的平衡常數(shù)K=$\frac{c（NH{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（N{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）{\;}^{3}}$=$\frac{0.5{\;}^{2}}{0.75×2.25{\;}^{3}}$，
又溫度不變，則平衡常數(shù)不變，所以丙中反應2NH₃?N₂+3H₂的平衡常數(shù)=$\frac{1}{K}$=34.17，故答案為：34.17；
（3）甲投入1molN₂、3molH₂，乙中投入2molNH₃，則甲與乙是完全等效的，根據(jù)蓋斯定律可知，甲與乙的反應的能量變化之和為92.4kJ，故a+b=92.4；
丙容器反應物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移動，轉化率α₁+α₃=1；由于丙中相當于增大壓強，平衡向著向著正向移動，氨氣的轉化率減小，所以轉化率α₁+α₃＜1；
故答案為：=；＜；
（4）A．使用催化劑，平衡不移動，平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值不變，故錯誤；
B．增大氮氣濃度，所以平衡正向移動，但氮氣濃度增大，則平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值變小，故正確；
C．升高溫度平衡向逆反應方向移動，則平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值變小，故正確；
D．縮小容器體積增大壓強，平衡正向移動，平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值增大，故錯誤；
故選：BC．

點評 本題考查化學平衡影響因素、等效平衡、化學平衡的計算，題目計算量較大，題目難度較大，關鍵是構建平衡建立的等效途徑，試題側重對學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力的培養(yǎng)．