题目内容
【题目】在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下。[已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ·mol-1]
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 1 mol N2、3 mol H2 | 2 mol NH3 | 4 mol NH3 |
NH3的浓度(mol·L-1) | c1 | c2 | c3 |
反应的能量变化 | 放出a kJ | 吸收b kJ | 吸收c kJ |
体系压强(Pa) | p1 | p2 | p3 |
反应物转化率 | α1 | α2 | α3 |
下列说法正确的是( )
A. 2c1>c3 B. α1+α3=1 C. 2 p2 <p3 D. a+b=92.4
【答案】D
【解析】甲容器投入1molN2、3molH2,乙容器投入2molNH3,恒温恒容条件下,甲容器与乙容器是等效平衡,各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等;
而甲容器投入1molN2、3molH2,丙容器加入4molNH3,采用极限转化法丙相当于加入2molN2、6molH2,丙中加入量是甲中的二倍,如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍,则甲容器与丙容器为等效平衡,所以丙所到达的平衡,可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下,到达平衡后,再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡,由于该反应是体积减小的反应,缩小容器体积,增大了压强,平衡向着正向移动,所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的。
A. 丙容器投入4molNH3,采用极限转化法转化为反应物是2molN2、6molH2,是甲中的二倍,若平衡不移动,c3=2c1,丙相当于增大压强,平衡向正向移动,所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍,即c3>2c1,故A错误;
B. 丙容器投入4molNH3,采用极限转化法转化为反应物是2molN2、6molH2,是甲中的二倍,若平衡不移动,转化率α1+α3=1,由于丙中相当于增大压强,平衡向正向移动,氨气的转化率减小,所以转化率α1+α3<1,故B错误;
C. 丙容器投入4molNH3,是乙的二倍,若平衡不移动,丙中压强为乙的二倍,由于丙中相当于增大压强,平衡向正向移动,所以丙中压强减小,小于乙的2倍,即2p2>p3,故C错误;
D. 甲投入1molN2、3molH2,乙投入2molNH3,则甲与乙是完全等效的,根据盖斯定律可知,甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ,故a+b=92.4,故D正确;
故答案选D。