Question

14．在3个温度、容积相同的1L密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得一分钟后反应达到平衡时的有关数据如下[已知N₂（g）+3H₂（g）??2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1]：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molN2、3molH2	2molNH3	4molNH3
NH3的浓度（mol•L-1）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
体系压强（Pa）	p1	p2	p3
反应物转化率	a1=25%	α2	α3

（1）由以上数据，甲、乙、丙达平衡时，N₂的浓度大小关系为甲=乙＜丙，从反应开始到达到平衡，甲中以H₂表示的反应速率是0.75 mol/（L•min）．
（2）该温度下，丙中反应2NH₃?N₂+3H₂的平衡常数是34.17．
（3）a+b=92.4（填“＜”、“＞”或“=”，下同）；α₁+α₃＜1．
（4）若要使甲重新达平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值变小，其他条件可采用BC．
A．使用催化剂  B．增大氮气浓度C．升高温度  D．缩小容器体积．

Answer 1

分析 （1）由以上数据，甲、乙是等效平衡，丙是乙的2倍，则达平衡时，N₂的浓度丙大于乙，根据甲中以H₂表示的反应速率=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）温度不变，则平衡常数不变，所以丙中反应2NH₃?N₂+3H₂的平衡常数为甲的倒数；
（3）甲投入1molN₂、3molH₂，乙中投入2molNH₃，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故a+b=92.4；
丙容器反应物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率α₁+α₃=1；由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率α₁+α₃＜1；
（4）A．使用催化剂，平衡不移动；
B．增大氮气浓度，所以平衡正向移动，但氮气浓度增大，则平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值变小；
C．升高温度平衡向逆反应方向移动；
D．缩小容器体积增大压强，平衡正向移动．

解答 解：（1）由以上数据，甲、乙是等效平衡，所以N₂的浓度相等，丙是乙的2倍，则达平衡时，N₂的浓度丙大于乙，从反应开始到达到平衡，甲中以H₂表示的反应速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{3×25%}{1}}{1}$=0.75 mol/（L•min），故答案为：甲=乙＜丙；0.75 mol/（L•min）；
（2）已知甲中合成氨反应，则N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）               1      3        0
变化量（mol）              0.25    0.75     0.5
平衡量（mol）              0.75    2.25     0.5
该反应的平衡常数K=$\frac{c（NH{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（N{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）{\;}^{3}}$=$\frac{0.5{\;}^{2}}{0.75×2.25{\;}^{3}}$，
又温度不变，则平衡常数不变，所以丙中反应2NH₃?N₂+3H₂的平衡常数=$\frac{1}{K}$=34.17，故答案为：34.17；
（3）甲投入1molN₂、3molH₂，乙中投入2molNH₃，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故a+b=92.4；
丙容器反应物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率α₁+α₃=1；由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率α₁+α₃＜1；
故答案为：=；＜；
（4）A．使用催化剂，平衡不移动，平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值不变，故错误；
B．增大氮气浓度，所以平衡正向移动，但氮气浓度增大，则平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值变小，故正确；
C．升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值变小，故正确；
D．缩小容器体积增大压强，平衡正向移动，平衡后$\frac{c（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）}$比值增大，故错误；
故选：BC．

点评 本题考查化学平衡影响因素、等效平衡、化学平衡的计算，题目计算量较大，题目难度较大，关键是构建平衡建立的等效途径，试题侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养．