Question

11．已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-Q₁ kJ•mol^-1（Q₁＞0），在一個(gè)有催化劑的固定容積的容器中加入1molN₂和3molH₂，在500℃時(shí)充分反應(yīng)，達(dá)平衡后NH₃的濃度為w mol•L^-1，放出熱量為Q₂ kJ．
（1）達(dá)到平衡時(shí)，N₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$；若此時(shí)向原容器中通入少量的氬氣，N₂的轉(zhuǎn)化率將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）若在原來的容器中，只加入2mol NH₃，500℃時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后，吸收熱量Q₃ kJ，則NH₃濃度=（填＞、=、＜）w mol•L^-1，Q₁、Q₂、Q₃ 之間滿足何種關(guān)系Q₁=Q₂+Q₃．
（3）下列措施可以同時(shí)提高反應(yīng)速率和H₂的轉(zhuǎn)化率是（填選項(xiàng)序號(hào)）b．
a．選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎?nbsp;  b．增大壓強(qiáng)  c．及時(shí)分離生成的NH₃   d．升高溫度．
（4）若將上述容器改為恒壓容器（反應(yīng)前體積相同），起始時(shí)加入1molN₂和3molH₂，500℃時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后，放出熱量Q₄kJ，則Q₂＜Q₄ （填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)放出的熱量計(jì)算轉(zhuǎn)化的N₂的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算N₂的轉(zhuǎn)化率；
達(dá)到平衡后，若向原容器中通入少量的氬氣，恒溫恒容下，各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)；
（2）開始通入2molNH₃等效為開始通入1molM₂和3molH₂，平衡時(shí)相同組分的物質(zhì)的量相等，相同組分的濃度相等，假設(shè)平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)轉(zhuǎn)化的NH₃計(jì)算熱量，可得Q₁、Q₂、Q₃之間關(guān)系；
（3）a．選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎�，不影響平衡移�?dòng)；
b．增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
c．及時(shí)分離生成的NH₃，反應(yīng)速率減小；
d．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（4）恒溫恒容下，隨反應(yīng)進(jìn)行壓強(qiáng)減小，若將上述容器改為恒壓容器，起始時(shí)加入1molN₂和3molH₂，等效在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)．

解答 解：（1）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-Q₁ kJ•mol^-1（Q₁＞0），放出熱量為Q₂ kJ，則轉(zhuǎn)化的N₂的物質(zhì)的量為$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$mol，A₂的起始物質(zhì)的量為1mol，則故A₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$，
達(dá)到平衡后，若向原容器中通入少量的氬氣，恒溫恒容下，各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，N₂的轉(zhuǎn)化率不變，
故答案為：$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$；不變；
（2）開始通入2molNH₃等效為開始通入1molM₂和3molH₂，平衡時(shí)相同組分的物質(zhì)的量相等，相同組分的濃度相等，則NH₃濃度=w mol•L^-1；
開始通入2molC₃等效為開始通入2molA₂和1molB₂，平衡時(shí)相同組分的物質(zhì)的量相等，相同組分的濃度相等；
假設(shè)平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量為xmol，原平衡時(shí)中Q₂ kJ=xmol×$\frac{1}{2}$×Q₁ kJ/mol，開始通入2molNH₃時(shí)，Q₃kJ=（2-x）mol×$\frac{1}{2}$×Q₁ kJ/mol，故Q₁=Q₂+Q₃，
故答案為：=；Q₁=Q₂+Q₃；
（3）a．選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎�，加快反�?yīng)速率，但平衡不移動(dòng)，H₂的轉(zhuǎn)化率不變，故a錯(cuò)誤；
b．增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，故b正確；
c．及時(shí)分離生成的NH₃，平衡正向移動(dòng)，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率減小，故c錯(cuò)誤；
d．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，H₂的轉(zhuǎn)化率減小，故d錯(cuò)誤；
故選：b．
（4）恒溫恒容下，隨反應(yīng)進(jìn)行壓強(qiáng)減小，若將上述容器改為恒壓容器，起始時(shí)加入1molN₂和3molH₂，等效在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，則Q₂＜Q₄，
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算及影響因素，注意（3）中熱量規(guī)律問題，難度中等．