Question

2．如图1所示，A是恒容的密闭容器，B是一个体积可变的充气气囊．保持恒温，关闭K₂，将1molN₂和3molH₂通过K₃充入B中，将2molN₂和6molH₂通过K₁充入A中；起始时A、B的体积相同均为aL，达到平衡时，V（B）=0.8aL，
①图2示意图中正确，且既能说明A容器中反应达到平衡状态，又能说明B容器中反应达到平衡状态的是d．
②A、B中N₂转化率的关系：α（A）＜α（B）（填“＞”、“＜”或“=”）；
③打开K₂，一段时间又达到平衡时，B的体积为1.4aL（连通管中气体体积不计）

Answer 1

分析 ①可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
②随反应进行混合气体物质的量减小，A是恒温恒容，B是恒温恒压，故平衡时A的压强比B中的小，B等效为在A中平衡基础上增大压强，平衡正向移动；
③打开K₂，一段时间又达到平衡时，等效为开始通入3molN₂和9molH₂再恒温恒容到达的平衡，与B中平衡为等效平衡，平衡时同种物质的转化率相等，则平衡时混合气体物质的量为B中平衡时的3倍，根据恒温恒压下体积之比等于物质的量之比计算平衡时气体体积，减去A容器体积即为B的体积．

解答 解：①a．混合气体总质量一定，容器A的容积不变，故密度数值不变，所以不能说明反应达到平衡状态，故a错误；
b．恒温条件下，平衡常数保持不变，则不能说明反应达到平衡状态，故b错误；
c．随反应进行氮气速率减小、氨气速率增大，图象中速率变化不符合，故c错误；
d．N₂的转化率先增大，后保持不变，说明反应达到平衡状态，故d正确；
故答案为：d；
②随反应进行混合气体物质的量减小，A是恒温恒容，B是恒温恒压，故平衡时A的压强比B中的小，B等效为在A中平衡基础上增大压强，平衡正向移动，则N₂转化率的关系：α（A）＜α（B），
故答案为：＜；
③打开K₂，一段时间又达到平衡时，等效为开始通入3molN₂和9molH₂再恒温恒容到达的平衡，与B中平衡为等效平衡，平衡时同种物质的转化率相等，则平衡时混合气体物质的量为B中平衡时的3倍，恒温恒压下体积之比等于物质的量之比，故平衡时气体体积为0.8a L×3=2.4a L，则B的体积为2.4a L-aL=1.4a L，
故答案为：1.4a L．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、化学平衡图象，③中关键是对等效平衡规律的理解掌握．