Question

把N₂和H₂以1：1的物質(zhì)的量比混合后分成四等份，分別同時充入A、B、C、D四個裝有催化劑的真空容器中（四個容器的容積固定，且不等），在保持相同溫度的條件下，四容器中的合成氨反應(yīng)相繼達(dá)到平衡狀態(tài)．分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后回答有關(guān)問題（（2）（3）小題用A、B、C、D填空）．

容器代碼	A	B	C	D
平衡時 . M （混）			16	17
平衡時N2轉(zhuǎn)化率	20%	①	②	③
平衡時H2轉(zhuǎn)化率		30%

（1）①②③分別為

10%

、

6.25%

、

11.8%

．
（2）都達(dá)到平衡時，

A

容器的NH₃的物質(zhì)的量所占的比例最大．
（3）四個容器的容積由小到大的順序是

A＜D＜B＜C

．

Answer 1

分析：（1）因合成氨反應(yīng)是氣體分子總數(shù)縮小的反應(yīng)，故容器的容積越小的，該體系內(nèi)壓強(qiáng)越大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的程度大，故α（N₂）和α（H₂）越大，平衡混合氣體NH₃的含量越大，則平均相對分子質(zhì)量越大，令四個容器內(nèi)的N₂和H₂均為1 mol，設(shè)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為x，利用三段式表示平衡時B、C、D容器內(nèi)各組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算轉(zhuǎn)化率；
（2）氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率越大，容器中NH₃所占的比例最大；
（3）反應(yīng)開始時，四容器中n（N₂）和n（H₂）相同，反應(yīng)溫度也相同，但轉(zhuǎn)化率不同，體積越小，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高，平衡時平均相對分子質(zhì)量越大．

解答：解：（1）令平衡時N₂轉(zhuǎn)化率為x，則：
              N₂+3H₂?2NH₃
起始（mol）：1     1     0
變化（mol）：x     3x    2x
平衡（mol）：1-x  1-3x   2x
對于B容器，則

3x

1

=30%，解得x=10%
對于C容器，則

1×28+1×2

1-x+1-3x+2x

=16，解得x=6.25%
對于D容器，則

1×28+1×2

1-x+1-3x+2x

=17，解得x=11.8%
故答案為：10%；6.25%；11.8%；
（2）由上述分析可知，α（N₂）和α（H₂）越大，平衡混合氣體NH₃的含量越大，氮?dú)廪D(zhuǎn)化率A＞D＞B＞C，故A容器的NH₃的物質(zhì)的量所占的比例最大，
故答案為：A；
（3）體積越小，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高，由上述分析可知，氮?dú)廪D(zhuǎn)化率A＞D＞B＞C，故體積A＜D＜B＜C，
故答案為：A＜D＜B＜C．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算，根據(jù)平衡移動判斷平均相對分子質(zhì)量或物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率越大壓強(qiáng)越大，是解題的關(guān)鍵，難度較大．