Question

11．在恒溫條件下起始時(shí)容積均為5L的甲、乙兩密閉容器中（甲為恒容容器、乙為恒壓容器），均進(jìn)行反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H₂=-92.4kJ/mol，有關(guān)數(shù)據(jù)及特定平衡狀態(tài)見表．

容器	起始投入			達(dá)平衡時(shí)
甲	2molN2	3molH2	0molNH3	1.5molNH3
乙	amolN2	bmolH2	0molNH3]	1.2molNH3

（1）若平衡后同種物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)相同，起始時(shí)乙容器通入的N₂的物質(zhì)的量為1.6mol，
起始時(shí)乙中的壓強(qiáng)是甲容器的0.8倍，乙的平衡常數(shù)為107（mol/L）^-2
（2）恒容密閉容器中可以發(fā)生氨氣的分解反應(yīng)，達(dá)平衡后，僅改變下表中反應(yīng)條件x，下列各項(xiàng)中y隨x的增大而增大的是bc（選填序號）．

選項(xiàng)	a	b	c	d
x	溫度	溫度	加入H2的物質(zhì)的量	加入氨氣的物質(zhì)的量
y	混合氣體的平均相對分子質(zhì)量	平衡常數(shù)K	混合氣體的密度	達(dá)平衡時(shí)氨氣的轉(zhuǎn)化率

（3）研究在其他條件不變時(shí)，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）：
①像中T₂和T₁的關(guān)系是：T₂低于T₁（填“高于”“低于”“等于”“無法確定”）．
②a、b、c三點(diǎn)中，N₂轉(zhuǎn)化率最高的是c（填字母）．
③若容器容積為1L，T₂℃在起始體系中加入1mol N₂，3molH₂，經(jīng)過5min反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則NH₃的反應(yīng)速率為0.24mol．L^-1．min^-1．保持容器體積不變，若起始時(shí)向容器內(nèi)放入2mol N₂和6mol H₂，達(dá)平衡后放出的熱量為Q，則Q＞110.88kJ（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）平衡后同種物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)相同，說明甲乙平衡狀態(tài)相同，是等效平衡；依據(jù)圖表數(shù)據(jù)和平衡三段式列式計(jì)算，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比；
（2）a．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，混合氣體總物質(zhì)的量增大；
b．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度改變平衡常數(shù)改變，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動；
c．加入氫氣，混合氣體質(zhì)量增大、但容器體積不變；
d．加入氨氣，平衡向正反應(yīng)方向移動，但其轉(zhuǎn)化率減��；
（3）①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行；
②根據(jù)增加反應(yīng)物濃度（氫氣）的物質(zhì)的量化學(xué)平衡向著正反應(yīng)方向移動；
③化學(xué)平衡三行計(jì)算列式計(jì)算，反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算，結(jié)合平衡計(jì)算H₂的轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)放出的熱量，若起始時(shí)向容器內(nèi)放入2mol N₂和6mol H₂，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，放出熱量小于2×92.4kJ/mol=184.8KJ，大于H₂的轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)放出的熱量的2倍．

解答 解：（1）甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)中同種物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)相同，說明達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，乙容器體積V，$\frac{1.5mol}{5L}$=$\frac{1.2mol}{V}$，V=4L；根據(jù)三段式：
甲：N₂+3H₂?2NH₃，
起始量       2    3     0
變化量    0.75   2.25  1.5
平衡量    1.25   0.75   1.5
乙：N₂+3H₂?2NH₃，
起始量   a     b       0
變化量 0.6    1.8     1.2
平衡量 a-0.6 b-1.8    1.2
$\frac{1.25mol}{5L}$=$\frac{（a-0.6）mol}{4L}$，得a=1.6mol，$\frac{0.75mol}{5L}$=$\frac{（b-1.8）mol}{4L}$．得b=2.4mol；起始時(shí)乙容器中的壓強(qiáng)是甲容器的倍數(shù)為：$\frac{1.6mol+2.4mol}{2mol+3mol}$=0.8，乙的平衡常數(shù)k=$\frac{（1.2mol÷4L）^2}{（1mol÷4L）•（0.6mol÷4L）^3}$=107（mol/L）^-2
故答案為：1.6mol；   0.8； 107（mol/L）^-2
（2）a．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，混合氣體總物質(zhì)的量增大，混合氣體總質(zhì)量不變，平均相對分子質(zhì)量減小，故a錯(cuò)誤；
b．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度改變平衡常數(shù)改變，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)增大，故b正確；
c．加入氫氣，混合氣體質(zhì)量增大、但容器體積不變，混合氣體密度增大，故c正確；
d．加入氨氣，平衡向正反應(yīng)方向移動，但其轉(zhuǎn)化率減小，故d錯(cuò)誤，
故答案為：bc；
（3）①為反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行，從T₁到T₂生成物氨氣的量增加，平衡正移，故T₂＜T₁；
故答案為：低于；
②b點(diǎn)代表平衡狀態(tài)，c點(diǎn)又加入了氫氣，故平衡向右移動，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大；
故答案為：c；
③化學(xué)平衡三段式計(jì)算列式計(jì)算，
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）1         3         0
變化量（mol）0.6      3×60%    1.2
平衡量（mol） 0.4       1.2      1.2
 反應(yīng)速率v=$\frac{1.2mol÷1L}{5min}$=0.24mol．L^-1．min^-1；此時(shí)反應(yīng)放出熱量=92.4kJ/mol×$\frac{1.8}{3}$=55.44KJ，結(jié)合平衡計(jì)算H₂的轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)放出的熱量，若起始時(shí)向容器內(nèi)放入2mol N₂和6mol H₂，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，放出熱量小于2×92.4kJ/mol=184.8KJ，大于H₂的轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)放出的熱量的2倍，即熱量＞55.44KJ×2=110.88kJ．
故答案為：0.24mol．L^-1．min^-1；＞．

點(diǎn)評 本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、外界條件對平衡的影響和化學(xué)平衡常數(shù)的書寫，為高頻考點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，難度中等，注意化學(xué)反應(yīng)原理的合理利用，掌握三段式解題法，加強(qiáng)計(jì)算能力的培養(yǎng)．