Question

12．温度一定，在一个压强恒定的密闭容器内，发生合成氨反应：N₂+3H₂?2NH₃．若充入1mol N₂和3mol H₂．反应达到平衡时NH₃的体积百分含量为W%．若改变开始时投入原料的量，加入amolN₂，bmolH₂，cmolNH₃，反应达到平衡时，NH₃的体积百分含量仍为W%，则：
（1）若a=b=0，c＞0．
（2）若a=2，b=6，c≥0．
（3）若c=5，a=5，则b=15达到平衡时各物质的物质的量是原平衡的7.5倍．
（4）若温度、压强恒定，则a、b、c之间必须满足的关系是2a+c=2、2b+3c=6、3a=b（用a与c、b与c、a与b的方程表示）．

Answer 1

分析 由于反应N₂+3H₂?2NH₃是体积减小的反应，要使NH₃的体积百分含量仍为W%，则在恒温恒容条件下，必须满足完全等效，即全部折算成氮气和氢气，分别为1mol和3mol，在恒温恒压条件下，必须满足成比例等效，即氮气和氢气的物质的量之比为1：3，据此答题．

解答 解：由于反应N₂+3H₂?2NH₃是体积减小 的反应，要使NH₃的体积百分含量仍为W%，则在恒温恒容条件下，必须满足完全等效，即全部折算成氮气和氢气，分别为1mol和3mol，在恒温恒压条件下，必须满足成比例等效，即氮气和氢气的物质的量之比为1：3，
（1）若温度、压强恒定a=b=0，相当于容器中全部是氨气，此时生成的氮气和氢气始终是1：3，都符合题意，所以c＞0即可，故答案为：＞0；
（2）若a=2，b=3×2=6mol，c≥0，故答案为：6；≥0；
（3）若c=5，a=5，则b=5×3=15mol，达到平衡时各物质的物质的量是原平衡的$\frac{5+\frac{5}{2}}{1}$=7.5倍，故答案为：15；7.5；
（4）若温度、压强恒定，反应达到平衡时NH₃的体积百分含量为W%，必须满足完全等效，所以根据原子守恒，根据氮守恒：2a+c=2，根据守恒：2b+3c=6，所以3a=b，故答案为：2a+c=2、2b+3c=6、3a=b．

点评 本题主要考查恒温恒容和恒温恒压条件下的等效平衡，难度不大，具有代表性，解题时注意等效思想的运用．