Question

10．某温度下，向某密闭容器中加入1molN₂和4molH₂，使之反应合成NH₃，平衡后测得NH₃的体积分数为m．若T不变，只改变起始加入的物质的量，使之反应平衡后NH₃的体积分数仍为m，若N₂、H₂、NH₃的加入量用X、Y、Z表示应满足：
（1）恒定T、V：
[1]若X=0，Y=1，则Z=2．
[2]若X=0.75，Y=3.25，Z=0.5．
[3]X、Y、Z应满足的一般条件是（分别用只含X、Z和只含Y、Z写两个方程式表示）X+0.5Z=1，Y+1.5Z=4．
（2）恒定T、P：
[1]若X=1、Y=5，则Z=2．
[2]若X=2，则Y=10，Z=4．

Answer 1

分析 （1）恒定T、V：若反应前、后气体体积不相等：换算为方程式同一边物质后，起始投料对应相等，为完全等效；
[1]为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=4mol来解答；
[2]为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=4mol来解答；
[3]依据极值转化为起始量，满足“等量等效”分析；
（2）恒定T、P时：恒温、恒压条件下：换算为方程式同一边物质后，起始投料符合同一比例，百分数W%（体积分数、物质的量分数或质量分数）一定相同，为不完全等效．
[1]为不完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）：n（H₂）=1mol：4mol来解答；
[2]为不完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）：n（H₂）=1mol：4mol来解答．

解答 解：（1）恒定T、V：
[1]为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=4mol，由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），则有：0+0.5Z=1；1+1.5Z=4；解得Z=2，
故答案为：2；
[2]为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=4mol，由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），则有：Y+1.5Z=4；由题Z=0.5解得Y=3.25；
故答案为：3.25；
[3]N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量         1      4          0
起始量         X      Y          Z
转化量      X+0.5Z    Y+1.5Z      0
XYZ满足关系为：X+0.5Z=1，Y+1.5Z=4；
故答案为：X+0.5Z=1；Y+1.5Z=4；
（2）恒定T、P时：
[1]按化学计量数转化到左边满足n（N₂）：n（H₂）=1mol：4mol，2mol氨气按N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）完全转化可以得到1mol氮气与3mol氢气，故（1+1）：（Y+3）=1：4，解得Y=5，
故答案为：5；
[2]按化学计量数转化到左边满足n（N₂）：n（H₂）=1mol：4mol，Zmol氨气按N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）完全转化可以得到0.5Zmol氮气与1.5Zmol氢气，故（2+0.5Z）：（10+1.5Z）=1：4，解得Z=4，
故答案为：4．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及等效平衡问题，等效平衡的计算是难点、易错点，注意归纳理解等效平衡规律．