Question

已知：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；△H=-Q kJ?mol^-1（Q＞0）．現(xiàn)有甲乙兩個(gè)相同的密閉容器，向甲容器中充入1mol N₂（g）和3mol H₂（g），在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量為Q₁ kJ；在相同條件下向乙容器中充入2mol NH₃（g），達(dá)到平衡時(shí)吸收的熱量為Q₂ kJ．已知Q₂=3Q₁，下列敘述中正確的是（　�。�

• A．平衡時(shí)甲容器中NH₃（g）的體積分?jǐn)?shù)比乙容器中的小
• B．平衡時(shí)甲容器中氣體的壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)壓強(qiáng)的

  3

  4

• C．達(dá)到平衡時(shí)，甲容器中H₂的轉(zhuǎn)化率為25%
• D．Q₁=Q

Answer 1

分析：A、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，以此分析；
B、根據(jù)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，利用等效平衡計(jì)算出平衡時(shí)故物質(zhì)的量物質(zhì)的量，根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比分析；
C、根據(jù)等效平衡和反應(yīng)熱關(guān)系判斷，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)甲容器中的轉(zhuǎn)化率為x，則放熱Q×x=Q₁；假設(shè)乙容器中的轉(zhuǎn)化率為y，則Q×y=Q₂ 又
Q₂=3Q₁，所以Q×y=3Q×x，即y=3x，以此分析；
D、反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能完全反應(yīng)．

解答：解：A、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，平衡時(shí)甲容器中NH₃（g）的體積分?jǐn)?shù)與乙容器中的相等，故A錯(cuò)誤；
B、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． 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)甲容器中的轉(zhuǎn)化率為x，則放熱Q×x=Q₁；假設(shè)乙容器中的轉(zhuǎn)化率為y，則Q×y=Q₂ 又Q₂=3Q₁，所以Q×y=3Q×x，即y=3x，甲乙兩個(gè)體系的平衡狀態(tài)是一樣的，所以：
       N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
甲起始 1       3        0
甲平衡 1-x    3-3x      2x
乙起始 0       0        2
乙平衡 y       3y      2-2y
對(duì)于N₂，很明顯存在1-x=y，即x+y=1（對(duì)其余兩種氣體也一樣）又y=3x，則x=25%，
則平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為1-0.25+3-0.75+0.5=3.5，根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比可知，平衡時(shí)甲容器中氣體的壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)壓強(qiáng)的

3.5

4

=

7

8

，故B錯(cuò)誤；
C、由B解可知達(dá)到平衡時(shí)，甲容器中H₂的轉(zhuǎn)化率為25%，故C正確；
D、根據(jù)B解可知，Q×x=Q₁，即Q₁=0.25Q，故D錯(cuò)誤；
故選C．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，題目難度中等，做題時(shí)注意等效平衡的理解和運(yùn)用．