Question

把N₂和H₂以1：1的物质的量比混合后分成四等份，分别同时充入A、B、C、D四个装有催化剂的真空容器中（四个容器的容积固定，且不等），在保持相同温度的条件下，四容器中的合成氨反应相继达到平衡状态．分析表中的实验数据后回答有关问题（（2）（3）小题用A、B、C、D填空）．

容器代码	A	B	C	D
平衡时 . M （混）			16	17
平衡时N2转化率	20%	①	②	③
平衡时H2转化率		30%

（1）①②③分别为

10%

、

6.25%

、

11.8%

．
（2）都达到平衡时，

A

容器的NH₃的物质的量所占的比例最大．
（3）四个容器的容积由小到大的顺序是

A＜D＜B＜C

．

Answer 1

分析：（1）因合成氨反应是气体分子总数缩小的反应，故容器的容积越小的，该体系内压强越大，反应向正反应方向进行的程度大，故α（N₂）和α（H₂）越大，平衡混合气体NH₃的含量越大，则平均相对分子质量越大，令四个容器内的N₂和H₂均为1 mol，设氮气的转化率为x，利用三段式表示平衡时B、C、D容器内各组分的物质的量，进而计算转化率；
（2）氮气的转化率越大，容器中NH₃所占的比例最大；
（3）反应开始时，四容器中n（N₂）和n（H₂）相同，反应温度也相同，但转化率不同，体积越小，压强越大，反应物转化率高，平衡时平均相对分子质量越大．

解答：解：（1）令平衡时N₂转化率为x，则：
              N₂+3H₂?2NH₃
起始（mol）：1     1     0
变化（mol）：x     3x    2x
平衡（mol）：1-x  1-3x   2x
对于B容器，则

3x

1

=30%，解得x=10%
对于C容器，则

1×28+1×2

1-x+1-3x+2x

=16，解得x=6.25%
对于D容器，则

1×28+1×2

1-x+1-3x+2x

=17，解得x=11.8%
故答案为：10%；6.25%；11.8%；
（2）由上述分析可知，α（N₂）和α（H₂）越大，平衡混合气体NH₃的含量越大，氮气转化率A＞D＞B＞C，故A容器的NH₃的物质的量所占的比例最大，
故答案为：A；
（3）体积越小，压强越大，反应物转化率高，由上述分析可知，氮气转化率A＞D＞B＞C，故体积A＜D＜B＜C，
故答案为：A＜D＜B＜C．

点评：本题考查化学平衡的有关计算，根据平衡移动判断平均相对分子质量或物质的转化率越大压强越大，是解题的关键，难度较大．