Question

150℃時，向如圖所示的容器（密封的隔板可自由滑動，整個過程中保持隔板上部壓強不變）中加入4L N₂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），反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度．平衡后容器體積變?yōu)?.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)再次達到平衡，恢復(fù)到150℃時測得此過程中從外界吸收了6.44kJ的熱量．
①充入NH₃時，混合氣體的密度將

 

，在達到平衡的過程中，混合氣體的密度將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．反應(yīng)重新達平衡的混合氣體對氫氣的相對密度將

 

5（填“＞”、“＜”或“=”）．
②下列哪些實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)能說明反應(yīng)重新到達了平衡

 

．
A．容器不再與外界發(fā)生熱交換
B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
C．當(dāng)V（N₂）：V（H₂）：V（NH₃）=1：3：2時  D．當(dāng)容器的體積不再發(fā)生變化時
③寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)三段式列出起始、變化、平衡的量，根據(jù)平均相對分子質(zhì)量的公式計算，進而求得體積比、平衡體積和轉(zhuǎn)化率；
（2）①再加入0.2m0l氨氣由于氨氣摩爾質(zhì)量為17，大于10，故混合氣體摩爾質(zhì)量增大，則混合氣體密度增大，反應(yīng)過程中，平衡逆向移動，向體積增大方向移動，故混合氣體密度減小，平衡時由于與原平衡等效，所以混合氣體密度和原平衡相等；
②該變的量保持不變，則說明達到平衡狀態(tài)；
③從（1）計算可知，氮氣的轉(zhuǎn)化率為30%，則氨氣分解率為70%，故0.2mol×70%氨氣分解吸收6.44kJ熱量，則2mol氨氣分解吸收熱量為：

6.44kJ

0.14mol

×2mol=92kJ，則生成2mol氨氣放出92kJ熱量，據(jù)此寫出熱化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）設(shè)起始時氮氣的體積為x，氫氣的體積為4-x，
     3H₂ +N₂ ?2NH₃，體積變化
     3       1       2       2
起始 4-x     x       0       0
變化 0.9     0.3    0.6      4-3.4=0.6      
平衡 4-x-0.9 x-0.3  0.6       0.6
容器內(nèi)氣體對相同條件的氫氣的相對密度為5，則相對分子質(zhì)量為5×2=10，

3.1-x

3.4

×2+

x-0.3

3.4

×28+

0.6

3.4

×17=10，解得x=1
反應(yīng)前混合氣體中V（N₂）：V（H₂）=x：（4-x）=1：（4-1）=1：3；
平衡后氨氣體積為：0.6L，氮氣的轉(zhuǎn)化率為：

0.3L

1L

×100%=30%，
故答案為：1：3；0.6；30%；
（2）①再加入0.2m0l氨氣由于氨氣摩爾質(zhì)量為17，大于10，故混合氣體摩爾質(zhì)量增大，則混合氣體密度增大，反應(yīng)過程中，平衡逆向移動，向體積增大方向移動，故混合氣體密度減小，平衡時由于與原平衡等效，所以混合氣體密度和原平衡相等；
故答案為：增大；減��；=；
②該變的量保持不變，則說明達到平衡狀態(tài)．反應(yīng)過程中，熱量、混合氣體平均相對分子質(zhì)量、體積在變化，若這些量保持不變，則說明達到平衡狀態(tài)，
故答案為：A、B、D；
③從（1）計算可知，氮氣的轉(zhuǎn)化率為30%，則氨氣分解率為70%，故0.2mol×70%氨氣分解吸收6.44kJ熱量，則2mol氨氣分解吸收熱量為：

6.44kJ

0.14mol

×2mol=92kJ，則生成2mol氨氣放出92kJ熱量，則氫氣和氮氣合成氨氣的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92KJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92KJ/mol．

點評：本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)計算，熱化學(xué)方程式的書寫等，難度較大．注意正反應(yīng)和逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反．