Question

3．已知：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol有體積均為2L的甲、乙兩個(gè)相同的密閉容器，一定溫度下，向甲容器中加入1mol N₂和3mol H₂，經(jīng)過(guò)3min達(dá)到平衡時(shí)放出Q₁kJ的熱量；向乙容器中加入2molNH₃，一段時(shí)間到達(dá)平衡時(shí)吸收Q₂kJ的熱量；已知Q₁=3Q₂．
（1）下列情況表明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是AD
A．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化       B．平衡常數(shù)不再變化
C．氮?dú)獾纳�成速率與氨氣的消耗速率相等   D．?dāng)嗔?molN≡N鍵的同時(shí)斷裂6molN-H鍵
（2）Q₂=23.1kJ
（3）甲容器中達(dá)平衡時(shí)，H₂的平均反應(yīng)速率為0.03mol/（L•min）；達(dá)平衡后，再向甲容器中加入0.25mol N₂、0.75mol H₂、1.5mol NH₃，平衡的移動(dòng)方向?yàn)檎�反�?yīng)方向（填“正反應(yīng)方向”“逆反應(yīng)方向”或“不移動(dòng)”）

Answer 1

分析 （1）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說(shuō)明到達(dá)平衡；
（2）甲與乙為完全等效平衡，平衡時(shí)相同組分的物質(zhì)的量相等，各組分起始物質(zhì)的量等于化學(xué)計(jì)量數(shù)，故Q₂+Q₁=92.4，結(jié)合平衡時(shí)Q₁=3Q₂計(jì)算
（3）平衡時(shí)Q₁=3Q₂，由于Q₂+Q₁=92.4kJ，故Q₁=69.3kJ，則甲中轉(zhuǎn)化的氮?dú)鉃?\frac{69.3kJ}{92.4kJ/mol}$=0.75mol，則：
           N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol）：1      3        0
轉(zhuǎn)化量（mol）：0.75   2.25     1.5
平衡量（mol）：0.25   0.75     1.5
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（H₂）；
達(dá)平衡后，再向甲容器中加入0.25mol N₂、0.75mol H₂、1.5mol NH₃，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)．

解答 解：（1）A．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，則氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化，說(shuō)明到達(dá)平衡，故A正確；
B．溫度不變，平衡常數(shù)不變化，故B錯(cuò)誤；
C．氮?dú)獾纳�成速率與氨氣的消耗速率相等，均表示逆反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；
D．?dāng)嗔?molN≡N鍵的同時(shí)斷裂6molN-H鍵，而斷裂1molN≡N鍵會(huì)生成6molN-H鍵，氨氣的生成與消耗速率相等，反應(yīng)到達(dá)平衡，故D正確，
故選：AD；
（2）甲與乙為完全等效平衡，平衡時(shí)相同組分的物質(zhì)的量相等，各組分起始物質(zhì)的量等于化學(xué)計(jì)量數(shù)，故Q₂+Q₁=92.4，平衡時(shí)Q₁=3Q₂，聯(lián)立解得Q₂=23.1kJ，
故答案為：23.1；
（3）平衡時(shí)Q₁=3Q₂，由于Q₂+Q₁=92.4kJ，故Q₁=69.3kJ，則甲中轉(zhuǎn)化的氮?dú)鉃?\frac{69.3kJ}{92.4kJ/mol}$=0.75mol，則：
            N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol）：1       3         0
轉(zhuǎn)化量（mol）：0.75    2.25      1.5
平衡量（mol）：0.25    0.75      1.5
則v（H₂）=$\frac{\frac{2.25mol}{2L}}{3min}$=0.375mol/（L．min），
達(dá)平衡后，再向甲容器中加入0.25mol N₂、0.75mol H₂、1.5mol NH₃，等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，平衡正向進(jìn)行，
故答案為：0.03；正反應(yīng)方向．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，（2）中注意規(guī)律的歸納總結(jié)，（3）中注意利用等效思想解答，也可以利用濃度商與平衡常數(shù)相對(duì)大小進(jìn)行判斷，難度中等．