Question

14．在3個(gè)溫度、容積相同的1L密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測(cè)得一分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)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(yīng)物投入量	1molN2、3molH2	2molNH3	4molNH3
NH3的濃度（mol•L-1）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
體系壓強(qiáng)（Pa）	p1	p2	p3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	a1=25%	α2	α3

（1）由以上數(shù)據(jù)，甲、乙、丙達(dá)平衡時(shí)，N₂的濃度大小關(guān)系為甲=乙＜丙，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡，甲中以H₂表示的反應(yīng)速率是0.75 mol/（L•min）．
（2）該溫度下，丙中反應(yīng)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(dá)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?dú)鉂舛菴．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(dá)平衡時(shí)，N₂的濃度丙大于乙，根據(jù)甲中以H₂表示的反應(yīng)速率=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
（2）溫度不變，則平衡常數(shù)不變，所以丙中反應(yīng)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(yīng)的能量變化之和為92.4kJ，故a+b=92.4；
丙容器反應(yīng)物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率α₁+α₃=1；由于丙中相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向著向著正向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減小，所以轉(zhuǎn)化率α₁+α₃＜1；
（4）A．使用催化劑，平衡不移動(dòng)；
B．增大氮?dú)鉂舛龋�所以平衡正向移�?dòng)，但氮?dú)鉂舛仍龃螅瑒t平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值變��；
C．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
D．縮小容器體積增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)．

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(dá)平衡時(shí)，N₂的濃度丙大于乙，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡，甲中以H₂表示的反應(yīng)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(yīng)，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(yīng)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(yīng)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(yīng)的能量變化之和為92.4kJ，故a+b=92.4；
丙容器反應(yīng)物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率α₁+α₃=1；由于丙中相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向著向著正向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減小，所以轉(zhuǎn)化率α₁+α₃＜1；
故答案為：=；＜；
（4）A．使用催化劑，平衡不移動(dòng)，平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值不變，故錯(cuò)誤；
B．增大氮?dú)鉂舛�，所以平衡正向移�?dòng)，但氮?dú)鉂舛仍龃�，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(yīng)方向移動(dòng)，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(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值增大，故錯(cuò)誤；
故選：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡影響因素、等效平衡、化學(xué)平衡的計(jì)算，題目計(jì)算量較大，題目難度較大，關(guān)鍵是構(gòu)建平衡建立的等效途徑，試題側(cè)重對(duì)學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力的培養(yǎng)．