Question

可逆反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-Q KJ/mol（Q＞0）．有甲、乙兩個容積相同且不變的密閉容器，向甲容器中加入1molN₂和3molH₂，在一定條件下達到平衡時放出熱量為Q₁KJ；在相同條件下，向乙容器中加入2molNH₃達到平衡后吸收熱量為Q₂KJ，已知Q₁=4Q₂．下列敘述不正確的是（　�。�

• A、達到平衡時，兩容器中反應物的轉化率不同
• B、達到平衡時，甲中NH₃的體積分數(shù)與乙相等
• C、達到平衡后，再向乙中加入0.2moLN₂、0.6molH₂、1.6molNH₃，平衡向生成NH₃的方向移動
• D、乙中的熱化學反應方程式為2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）；△H=+Q₂KJ/mol

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：A、由于1molN₂和3molH₂完全反應可以生成2molNH₃，所以甲乙兩個體系的平衡狀態(tài)是一樣的，即對應氣體的濃度完全相同． 對于同一可逆反應，相同條件下，正反應的反應熱與逆反應的反應熱，數(shù)值相等，符號相反，N₂和H₂完全反應時放熱Q，則NH₃完全分解時吸熱也是Q，
根據(jù)三段式利用x表示出平衡時甲容器內反應混合物各組分的物質的量為 N₂（1-x ）mol、H₂（3-3x ）mol、NH₃2xmol，放出熱量Q₁=xQkJ；
則乙容器反應混合物各組分的物質的量也是為 N₂（1-x ）mol、H₂（3-3x ）mol、NH₃2xmol，所以分解的NH₃的物質的量為（2-2x）mol，吸收熱量（1-x）QkJ，利用Q1=3Q₂，列放出求出x的值，轉化的N₂為x，利用轉化率定義計算．
B、達到的平衡是相同平衡；
C、依據(jù)平衡常數(shù)和濃度商比較判斷；
D、反應熱是全部反應時放出的熱量．

解答： 解：A、由于1molN₂和3molH₂完全反應可以生成2molNH₃，所以甲乙兩個體系的平衡狀態(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，相同條件下，正反應的反應熱與逆反應的反應熱，數(shù)值相等，符號相反．N₂和H₂完全反應時放熱Q，則NH₃完全分解時吸熱也是Q，
假設甲容器中的參加反應的氮氣的物質的量為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，
乙容器反應混合物各組分的物質的量也是為N₂（1-x ）mol、H₂（3-3x ）mol、NH₃2xmol，所以分解的NH₃的物質的量為（2-2x）mol，
對于乙容器：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H=+QkJ/mol，故吸收的熱量Q₂=

2-2x

2

×QkJ=（1-x）QkJ，
所以4（1-x）Q=xQ，解得x=0.8，所以N₂的轉化率為

0.8

1

×100%=80%，NH₃的轉化率為

2-2x

2

=20%，故A正確；
B、甲乙容器中達到的平衡是相同平衡，所以氨氣的體積分數(shù)相同，故B正確；
C、依據(jù)A分析計算得到平衡物質的量N₂為0.2mol，H₂為0.6mol，NH₃為1.6mol，再向乙中加入0.2mol N₂（g）、0.6mol H₂（g）和1.6mol NH₃（g），相當于增大壓強，平衡正向進行，故C正確；
D、反應是可逆反應，乙中反應的熱化學方程式為2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞+Q₂kJ/mol，故D錯誤；
故選D．

點評：本題考查化學平衡的分析判斷，平衡狀態(tài)特征的分析應用，等效平衡的判斷轉化率計算是解題關鍵，題目難度較大．