Question

18．已知：可逆反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)容積相同且不變的真空密閉容器，向甲容器中加入1mol N₂（g）和3mol H₂（g），在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量為Q₁kJ．在相同條件下，向乙容器中加入2mol NH₃（g）并發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)吸收熱量為Q₂kJ，若Q₁=3Q₂．下列敘述中正確的是（　�。�

• A． Q₁+Q₂=92.4
• B． 達(dá)平衡時(shí)甲、乙中NH₃的體積分?jǐn)?shù)乙＞甲
• C． 達(dá)到平衡后，再向乙中加入0.25mol N₂（g）、0.75mol H₂（g）和1.5mol NH₃（g），平衡向生成N₂的方向移動(dòng)
• D． 達(dá)平衡時(shí)甲中N₂的轉(zhuǎn)化率為25%

Answer 1

分析 由于1molN₂和3molH₂完全反應(yīng)可以生成2molNH₃，所以甲乙兩個(gè)體系的平衡狀態(tài)是一樣的，即對應(yīng)氣體的濃度完全相同． 對于同一可逆反應(yīng)，相同條件下，正反應(yīng)的反應(yīng)熱與逆反應(yīng)的反應(yīng)熱，數(shù)值相等，符號(hào)相反，N₂和H₂完全反應(yīng)時(shí)放熱Q，則NH₃完全分解時(shí)吸熱也是Q，
根據(jù)三段式利用x表示出平衡時(shí)甲容器內(nèi)反應(yīng)混合物各組分的物質(zhì)的量為 N₂（1-x ）mol、H₂（3-3x ）mol、NH₃2xmol，放出熱量Q₁=xQkJ；
則乙容器反應(yīng)混合物各組分的物質(zhì)的量也是為 N₂（1-x ）mol、H₂（3-3x ）mol、NH₃2xmol，所以分解的NH₃的物質(zhì)的量為（2-2x）mol，吸收熱量（1-x）QkJ，利用Q1=3Q₂，列放出求出x的值，轉(zhuǎn)化的N₂為x，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：由于1molN₂和3molH₂完全反應(yīng)可以生成2molNH₃，所以甲乙兩個(gè)體系的平衡狀態(tài)是一樣的，即三種氣體的濃度完全相同，對于同一可逆反應(yīng)，相同條件下，正反應(yīng)的反應(yīng)熱與逆反應(yīng)的反應(yīng)熱，數(shù)值相等，符號(hào)相反．N₂和H₂完全反應(yīng)時(shí)放熱Q，則NH₃完全分解時(shí)吸熱也是Q，
假設(shè)甲容器中的參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為xmol，所以：
對于甲容器：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-QkJ/mol
起始（mol）：1      3          0
變化（mol）：x     3x         2x
平衡（mol）：1-x   3-3x       2x
所以Q₁=xQkJ，
乙容器反應(yīng)混合物各組分的物質(zhì)的量也是為N₂（1-x ）mol、H₂（3-3x ）mol、NH₃2xmol，所以分解的NH₃的物質(zhì)的量為（2-2x）mol，
對于乙容器：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H=+QkJ/mol，故吸收的熱量Q₂=$\frac{2-2x}{2}$×QkJ=（1-x）QkJ，
則3（1-x）Q=xQ，解得：x=0.75，
A．該反應(yīng)為反應(yīng)方向不同的可逆反應(yīng)，則Q₁+Q₂=92.4，故A正確；
B．甲乙容器中達(dá)到的平衡是相同平衡，所以氨氣的體積分?jǐn)?shù)相同，故B錯(cuò)誤；
C．依據(jù)分析計(jì)算得到平衡物質(zhì)的量N₂為0.25mol，H₂為0.75mol，NH₃為1.5mol，再向乙中加入0.25mol N₂（g）、0.75mol H₂（g）和1.5mol NH₃（g），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；
D．N₂的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.75}{1}$×100%=75%，故D錯(cuò)誤；
故選A．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，題目難度中等，明確等效平衡的判斷、轉(zhuǎn)化率計(jì)算方法是解題關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)平衡羥基影響，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．