Question

【題目】150℃時，向下圖所示的恒壓容器中加入4LN2和 H2的混合氣體，在催化劑作用下充分反應(yīng)(催化劑體積忽略不計)，正反應(yīng)放熱。反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度。平衡后容器體軹變?yōu)?/span>3.4L，容器內(nèi)氣體對相同條件的氫氣的相對密度為5。

(1)反應(yīng)前混合氣體中V(N2):V(H2)=______；反應(yīng)達(dá)平衡后V(NH3)=__L；該反應(yīng)中N2轉(zhuǎn)化率為___。

(2)向平衡后的容器中充入0.2mol的NH3，一段時間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡，恢復(fù)到150℃時測得此過程中從外界吸收了6.44 kJ的熱量。請回答：充入NH3時，混合氣體的密度將__________(填“增大”、“減小”或“不變”)，在達(dá)到平衡的過程中，混合氣體的密度將____(填“增大”、“減小”或“不變”)。反應(yīng)重新達(dá)平衡昀混合氣體對氫氣的相對密度將______5(填“>”、“<”或 “ = ”)

Answer 1

【答案】 1:3 0.6 30% 增大 減小 =

【解析】試題分析：本題考查化學(xué)平衡的計算，恒溫恒壓下的等效平衡、影響化學(xué)平衡的因素以及各物理量的變化。

（1）設(shè)原N2的體積為x，則原H2的體積為4-x，轉(zhuǎn)化的N2體積為y，在恒溫恒壓下氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比，運用三段式

N2 + 3H22NH3

V（起始）（L） x 4-x 0

V（轉(zhuǎn)化）（L） y 3y 2y

V（平衡）（L） x-y 4-x-3y 2y

則（x-y）+（4-x-3y）+2y=3.4L，y=0.3L。平衡后容器內(nèi)氣體對相同條件的氫氣的相對密度為5，平衡后混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為52=10，根據(jù)質(zhì)量守恒得28x+2（4-x）=103.4，x=1L。反應(yīng)前混合氣體中V（N2）：V（H2）=1L：（4L-1L）=1:3。反應(yīng)達(dá)平衡后V（NH3）=20.3L=0.6L。N2的轉(zhuǎn)化率為0.3L1L100%=30%。

（2）由于該容器為恒溫恒壓容器，混合氣體的密度與平均摩爾質(zhì)量成正比，平衡后再充入0.2mol的NH3，由于NH3的摩爾質(zhì)量（17g/mol）大于平衡時平均摩爾質(zhì)量（10g/mol），充入NH3時混合氣體的密度將增大。將0.2molNH3采用極限一邊倒換算后為0.1molN2和0.3molH2，與原平衡的起始對應(yīng)物質(zhì)成比例，則達(dá)到的新平衡與原平衡為恒溫恒壓下的等效平衡，即重新達(dá)到平衡時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量仍為10g/mol，所以在達(dá)到平衡的過程中，混合氣體的密度將減小，重新達(dá)到平衡時混合氣體對氫氣的相對密度不變，仍等于5。