Question

14．在一定温度下，把2mol N₂和6mol H₂通入一个体积不变的密闭容器 中（如右图）发生以下的反应：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）  （正反应为放热反应）
若反应达到平衡后，测得混和气体为7mol，据此回答下列问题：保持上述反应温度不变，使a、b、c分别代表初始加入的N₂、H₂和NH₃的物质的量，如果反应达到平衡后混和气体中各物质的物质的量分数仍与上述平衡时完全相同，那么：
（1）若a=1mol，c=2mol，则b=3 mol，在此情况下，反应起始时将向逆反应方向进行（填“正”或“逆”）
（2）若规定起始时反应向逆反应方向进行，则c的范围是1＜c＜4．
（3）在上述装置中，若需控制平衡后的混和气体的物质的量为6.5mol，则可采取的措施是降低温度．

Answer 1

分析 在一定温度下，把2mol N₂和6mol H₂通入一个体积不变的密闭容器 中，
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：2       6        0
变化量（mol）：x       3x       2x
平衡量（mol）：2-x     6-3x     2x
若反应达到平衡后，测得混和气体为7mol，则2-x+6-3x+2x=7，解得x=0.5．
 （1）改变起始投料量，平衡时各物质的物质的量分数仍与原平衡时完全相同，为等效平衡，恒温恒容下，按化学计量数转化到方程式左边满足投料量相等，即满足n（N₂）=2mol、n（H₂）=6mol；
根据平衡时同种组分的物质的量判断反应进行方向；
（2）若规定起始时反应向逆反应方向进行，则氨气物质的量应大于原平衡时的物质的量，氨气完全转化得到2mol氮气、6mol氢气达极大值；
（3）在上述装置中，若需控制平衡后的混和气体的物质的量为6.5mol，应使平衡正向移动．

解答 解：在一定温度下，把2mol N₂和6mol H₂通入一个体积不变的密闭容器 中，
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：2       6        0
变化量（mol）：x       3x       2x
平衡量（mol）：2-x     6-3x     2x
若反应达到平衡后，测得混和气体为7mol，则2-x+6-3x+2x=7，解得x=0.5．
（1）改变起始投料量，平衡时各物质的物质的量分数仍与原平衡时完全相同，为等效平衡，恒温恒容下，按化学计量数转化到方程式左边满足投料量相等，即满足n（N₂）=2mol、n（H₂）=6mol，则1+$\frac{1}{2}$×2mol=2mol、b+$\frac{3}{2}$×2mol=6mol，故b=3mol；
原平衡时氮气为1.5mol，大于1mol，故反应向逆反应方向进行，
故答案为：3；逆反应；
（2）若规定起始时反应向逆反应方向进行，则氨气物质的量应大于原平衡时的物质的量，故c＞1mol，氨气完全转化得到2mol氮气、6mol氢气达极大值，氨气极大值为2mol×2=4mol，故c的取值范围为：1＜c＜4，
故答案为：1＜c＜4；
（3）在上述装置中，若需控制平衡后的混和气体的物质的量为6.5mol，应使平衡正向移动，正反应为放热反应，可以降低温度使平衡正向移动，
故答案为：降低温度．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素，侧重考查等效平衡，关键是对等效平衡规律的理解掌握．