Question

圖中，P為可自由滑動的活塞，關(guān)閉K，V（A）=aL，V（B）=0.8aL（連通管的體積忽略不計）．在相同溫度和有催化劑存在的條件下，分別向容器A、B中各充入1molN₂和3molH₂，發(fā)生反應N₂（g）+3H₂（g）  2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol．達到平衡后，V（B）=0.6aL．
（1）B中N₂的轉(zhuǎn)化率是    ．A中N2的轉(zhuǎn)化率    （填“大于”、“等于”或“小于”）B中N₂的轉(zhuǎn)化率．理由是    ．
（2）打開K，一段時間后反應再次達到平衡，則B的體積為    ．請說明理由？
（3）A反應達到平衡時，放出akJ的熱量，若向A中充入2molNH₃，在相同條件下達到平衡時吸收熱量為bkJ，則a和b的關(guān)系是    ．
（4）B中反應達到平衡后，只改變下列條件，c（NH₃）不改變的是    （填序號）．
A．升高溫度                     
B．向容器充入1molAr（g）
C．向容器中充入2molNH₃    
D．選用效果更好的催化劑．

Answer 1

【答案】分析：（1）B為恒溫恒壓，利用體積之比等于物質(zhì)的量之比，求出平衡時B中混合氣體的物質(zhì)的量，令轉(zhuǎn)化的氮氣的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式列方程求出，再利用轉(zhuǎn)化率的定義計算氮氣的轉(zhuǎn)化率；A容積不變，而B容積縮小，A中容器壓強小于B中壓強，平衡向逆反應方向移動；
（2）打開K達到平衡時，平衡體系的組成與原B容器中相同，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同，平衡時各組分的含量相同；
（3）向A中充入2molNH₃與向容器A中充入1molN₂和3molH₂為等效平衡，到達平衡時各組分的量對應相等，令平衡時氮氣的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)熱化學方程式求出a、b，據(jù)此解答；
（4）A．升高溫度，平衡向吸熱方向移動，即向逆反應，平衡常數(shù)減�。�                    
B．向容器充入1molAr（g），體積增大；
C．向容器中充入2molNH₃，與原平衡等效；
D．選用效果更好的催化劑，平衡狀態(tài)不移動．
解答：解：（1）B為恒溫恒壓，反應前后體積之比等于物質(zhì)的量之比，令平衡后B中混合氣體的物質(zhì)的量為n，則：
0.8aL：0.6aL=4mol：n，解答n=3mol，
       N₂（g）+3H₂（g）  2NH₃（g）；
開始：1mol       3mol                0mol
轉(zhuǎn)化：xmol       3xmol               2xmol
平衡：（1-x）mol   （3-3x）mol         2xmol
所以：（1-x）mol+（3-3x）mol+2xmol=3mol，
解得x=0.5，
N₂的轉(zhuǎn)化率為×100%=50%；
A容積不變，而B容積縮小，所以A中容器壓強小于B中壓強，平衡向逆反應方向移動，N₂的轉(zhuǎn)化率小于B中N₂的轉(zhuǎn)化率．
故答案為：50%；小于；A容積不變，而B容積縮小，所以A中容器壓強小于B中壓強，平衡向逆反應方向移動；
（2）打開K達到的平衡，可等效為開始打開K達到的平衡，與原B中平衡等效，氮氣的轉(zhuǎn)化率相同，氮氣物質(zhì)的量變?yōu)?mol，NH₃的物質(zhì)的量為原B中2倍，平衡體系的組成與原B容器中相同，平衡時各組分的含量不變，此時容器內(nèi)混合氣體的物質(zhì)的量為原B中2倍，體積之比等于物質(zhì)的量之比，容器的總體積為原B平衡時體積的2倍，即1.2aL，故此時B的體積1.2aL-aL=0.2aL，故答案為：0.2aL   打開K達到平衡時，平衡體系的組成與原B容器中相同，此時容器的總體積為原B平衡時體積的2倍，即1.2aL，故B的體積0.2aL；   
（3）向A中充入2molNH₃與向容器A中充入1molN₂和3molH₂為等效平衡，到達平衡時各組分的量對應相等，令平衡時氮氣的物質(zhì)的量為ymol，
向容器A中充入1molN₂和3molH₂，平衡時參加反應的氮氣為（1-y）mol，根據(jù)N₂（g）+3H₂（g）  2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol，可知放出的熱量為（1-y）mol×92.4kJ/mol=92.4（1-y）kJ，即a=92.4（1-y），
向A中充入2molNH₃，到達平衡時，生成氮氣ymol，根據(jù)N₂（g）+3H₂（g）  2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol，可知吸收的熱量為ymol×92.4kJ/mol=92.4ykJ，即b=92.4y．所以a+b=92.4（1-y）+92.4y=92.4，故答案為：a+b=92.4；  
（4）A．升高溫度，平衡向吸熱方向移動，即向逆反應，c（NH₃）減小，故A錯誤；            
B．向容器充入1molAr（g），體積增大，等效為減小壓強，平衡向逆反應移動，c（NH₃）減小，故B錯誤；
C．向容器中充入2molNH₃，與原平衡等效，c（NH₃）不變，故C正確；
D．選用效果更好的催化劑，平衡狀態(tài)不移動，c（NH₃）不變，故D正確．
故選：CD．
點評：本題主要考查化學平衡計算，難度較大，注意等效平衡的利用是解題的關(guān)鍵．