Question

在TK、300MPa時(shí)，往容積可變的密閉容器中充入 1molN₂、3molH₂，此時(shí)，容器的體積為200L．向容器中加入催化劑（鐵觸媒）并保持恒溫恒壓，發(fā)生反應(yīng)：N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g），達(dá)到平衡時(shí) NH₃的體積分?jǐn)?shù)為

1

3

．
試回答下列問題：
（1）保持上述溫度和壓強(qiáng)不變，若向容器中只充入2molNH₃，并加入鐵觸媒催化劑．則平衡時(shí)，N₂的體積分?jǐn)?shù)是

 

，容器的體積為

 

．
（2）保持上述溫度不變，在200L的定容容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，改變起始時(shí)原料氣的充入量，一段時(shí)間后，測得N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時(shí)反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）  V（N₂）_正

 

3V（H₂）_逆（填：“＞”、“＜”、“=”、“不能確定”）
（3）溫度仍保持TK，容器體積保持200L不變（恒容）．充入amolN₂，bmolH₂，并加入鐵觸媒催化劑，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)仍為

1

3

，體系壓強(qiáng)為300MPa．若a：b=1：3，則a=

 

mol．
（4）在三個(gè)相同容器中各充入1 molN₂和3molH₂，在某一不同條件下反應(yīng)并達(dá)到平衡，氨的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化曲線如下圖．下列說法正確的是

 

（填序號）．
A．圖Ⅰ可能是不同催化劑對反應(yīng)的影響，且催化劑性能 2＞1
B．圖Ⅱ可能是同溫同壓下，不同催化劑對反應(yīng)的影響，且催化劑性能1＞2
C．圖Ⅱ可能是不同壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響，且P₁＞P₂
D．圖Ⅲ可能是不同溫度對反應(yīng)的影響，且T₁＞T₂  

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，設(shè)反應(yīng)的氮?dú)馕镔|(zhì)的量為x
              N₂ （g）+3H₂（g） 2NH₃（g），
起始量（mol）  1        3        0
變化量（mol）   x       3x       2x
平衡量（mol） 1-x      3-3x      2x

2x

4-2x

=

1

3

x=0.5
（1）保持上述溫度和壓強(qiáng)不變，若向容器中只充入2molNH₃，并加入鐵觸媒催化劑．和加入 1molN₂、3molH₂，達(dá)到相同的平衡狀態(tài)；容器體積之比和氣體物質(zhì)的量之比相同計(jì)算；
（2）計(jì)算上述溫度下的平衡常數(shù)，結(jié)合濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（3）依據(jù)平衡狀態(tài)的體積之比等于物質(zhì)的量之比；
（4）A．催化劑不影響平衡移動；
B．催化劑不影響平衡移動，改變反應(yīng)速率；
C．壓強(qiáng)不同，平衡狀態(tài)不同；
D．升高溫度平衡逆向移動；

解答： 解：（1）保持上述溫度和壓強(qiáng)不變，若向容器中只充入2molNH₃，并加入鐵觸媒催化劑．和加入 1molN₂、3molH₂，達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)=

1-0.5

4-2×0.5

×100%=16.67%，氣體體積之比等于氣體物質(zhì)的量之比，4：200=（4-2×0.5）：V
V=150L；
故答案為：16.67%，150；
（2）平衡狀態(tài)下平衡常數(shù)K=

( 1 150 )2

0.5 150 ×( 1.5 150 )3

=1.3×10⁵；
濃度商Q=

( 2 200 )2

2 200 ×( 1 200 )3

=80000＜K，反應(yīng)正向進(jìn)行，
V（N₂）正：（H₂）正=1：3，（H₂）正=3V（N₂）正，V（N₂）正＜3V（H₂）逆；
故答案為：＜；
（3）溫度仍保持TK，容器體積保持200L不變（恒容）．充入amolN₂，bmolH₂，并加入鐵觸媒催化劑，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，NH₃的體積分?jǐn)?shù)仍為

1

3

，體系壓強(qiáng)為300MPa，若a：b=1：3，氣體體積之比等于氣體物質(zhì)的量之比，開始投入氮?dú)庥?jì)算 恒容容器中150：1=200：x
x=1.33
故答案為：1.33；
（4）A．催化劑不影響平衡移動，氨氣含量不變，由圖象可知不符合，故A錯(cuò)誤．
B．圖Ⅱ可能是同溫同壓下，不同催化劑對反應(yīng)的影響，且催化劑性能1＞2，故B正確；
C．反應(yīng)是氣體體積變化的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，平衡變化，圖Ⅱ不可能是不同壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響，故C錯(cuò)誤；
D．氨氣的含量減小，先拐先平，T₁＞T₂，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，氨氣含量減小，故D錯(cuò)誤；
故答案為：B

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡，化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．