Question

1．合成氨反應(yīng)為N₂+3H₂?2NH₃，今有A、B、C、D四個(gè)容器，每個(gè)容器中有兩種操作，兩種操作分別達(dá)到平衡后，操作1中N₂和操作2中NH₃轉(zhuǎn)化率之和一定不為1的是（起始體積相等）（　　）

• A． 恒溫恒容：操作1：加1 mol  N₂+3 molH₂，操作2：加2 mol NH₃
• B． 恒溫恒壓：操作1：加1 mol  N₂+3 molH₂，操作2：加2 mol NH₃
• C． 恒溫恒容：操作1：加1 mol  N₂+3 molH₂，操作2：加3 mol NH₃
• D． 恒溫恒壓：操作1：加1 mol  N₂+3 molH₂，操作2：加3 mol NH₃

Answer 1

分析 A、該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，恒溫恒容下，加操作2轉(zhuǎn)化到左邊，可得1 mol N₂+3 mol H₂，與操作1對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，與操作1為等效平衡，平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量相同，令操作1中N₂的轉(zhuǎn)化率為a，由方程式可知平衡時(shí)NH₃為2amol；操作2中 NH₃的轉(zhuǎn)化率為b，平衡時(shí)NH₃為2（1-b）mol，據(jù)此計(jì)算判斷；
B、該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，恒溫恒壓下，加操作2轉(zhuǎn)化到左邊，可得1 mol N₂+3 mol H₂，與操作1對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量之比相等，與操作1為等效平衡，平衡時(shí)NH₃的含量相同，令操作1中N₂的轉(zhuǎn)化率為a，由方程式可知平衡時(shí)NH₃為2amol，平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為（4+2a）mol；操作2中 NH₃的轉(zhuǎn)化率為b，平衡時(shí)NH₃為2（1-b）mol，總的物質(zhì)的量為（2+2b）mol，根據(jù)含量相同計(jì)算判斷；
C、該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，恒溫恒容下，加操作2轉(zhuǎn)化到左邊，可得1.5 mol N₂+4.5mol H₂，與操作1對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量不相等，與操作1不是等效平衡，可等效為在操作2在操作1的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡時(shí)NH₃含量增大、物質(zhì)的量比操作1增大，令操作1中N₂的轉(zhuǎn)化率為a，由方程式可知平衡時(shí)NH₃為2amol，平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為（4+2a）mol；操作2中 NH₃的轉(zhuǎn)化率為b，平衡時(shí)NH₃為3（1-b）mol，總的物質(zhì)的量為（3+3b）mol，根據(jù)平衡是氨氣的含量計(jì)算判斷；
D、該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，恒溫恒壓下，加操作2轉(zhuǎn)化到左邊，可得1.5mol N₂+4.5mol H₂，與操作1對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量之比相等，與操作1為等效平衡，平衡時(shí)NH₃的含量相同，令操作1中N₂的轉(zhuǎn)化率為a，由方程式可知平衡時(shí)NH₃為2amol，平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為（4+2a）mol；操作2中 NH₃的轉(zhuǎn)化率為b，平衡時(shí)NH₃為3（1-b）mol，總的物質(zhì)的量為（3+3b）mol，根據(jù)含量相同計(jì)算判斷．

解答 解：A、該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，恒溫恒容下，加操作2轉(zhuǎn)化到左邊，可得1 mol N₂+3 mol H₂，與操作1對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，與操作1為等效平衡，平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量相同，令操作1中N₂的轉(zhuǎn)化率為a，由方程式可知平衡時(shí)NH₃為2amol；操作2中 NH₃的轉(zhuǎn)化率為b，平衡時(shí)NH₃為2（1-b）mol，所以有2amol=2（1-b）mol，整理得a+b=1，故A不符合；
B、該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，恒溫恒壓下，加操作2轉(zhuǎn)化到左邊，可得1 mol N₂+3 mol H₂，與操作1對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量之比相等，與操作1為等效平衡，平衡時(shí)NH₃的含量相同，令操作1中N₂的轉(zhuǎn)化率為a，由方程式可知平衡時(shí)NH₃為2amol，平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為（4+2a）mol；操作2中 NH₃的轉(zhuǎn)化率為b，平衡時(shí)NH₃為2（1-b）mol，總的物質(zhì)的量為（2+2b）mol，所以$\frac{2a}{4+2a}$=$\frac{2（1-b）}{2+2b}$，整理得a+b=1，故B不符合；
C、該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，恒溫恒容下，加操作2轉(zhuǎn)化到左邊，可得1.5 mol N₂+4.5mol H₂，與操作1對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量不相等，與操作1不是等效平衡，可等效為在操作2在操作1的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡時(shí)NH₃含量增大、物質(zhì)的量比操作1增大，令操作1中N₂的轉(zhuǎn)化率為a，由方程式可知平衡時(shí)NH₃為2amol，平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為（4+2a）mol；操作2中 NH₃的轉(zhuǎn)化率為b，平衡時(shí)NH₃為3（1-b）mol，總的物質(zhì)的量為（3+3b）mol，所以$\frac{2a}{4-2a}$＜$\frac{3（1-b）}{3+3b}$，整理得a+b＜1，故C符合；
D、該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，恒溫恒壓下，加操作2轉(zhuǎn)化到左邊，可得1.5mol N₂+4.5mol H₂，與操作1對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量之比相等，與操作1為等效平衡，平衡時(shí)NH₃的含量相同，令操作1中N₂的轉(zhuǎn)化率為a，由方程式可知平衡時(shí)NH₃為2amol，平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為（4+2a）mol；操作2中 NH₃的轉(zhuǎn)化率為b，平衡時(shí)NH₃為3（1-b）mol，總的物質(zhì)的量為（3+3b）mol，所以所以$\frac{2a}{4+2a}$=$\frac{3（1-b）}{3+3b}$，整理得a+b=1，故D不符合；
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡移動(dòng)、等效平衡等，難度中等，理解等效平衡規(guī)律、判斷平衡移動(dòng)是解題的關(guān)鍵．