Question

已知：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；△H=-Q kJ?mol^-1（Q＞0）．现有甲乙两个相同的密闭容器，向甲容器中充入1mol N₂（g）和3mol H₂（g），在一定条件下达到平衡时放出的热量为Q₁ kJ；在相同条件下向乙容器中充入2mol NH₃（g），达到平衡时吸收的热量为Q₂ kJ．已知Q₂=3Q₁，下列叙述中正确的是（ ）
A．平衡时甲容器中NH₃（g）的体积分数比乙容器中的小
B．平衡时甲容器中气体的压强为开始时压强的
C．达到平衡时，甲容器中H₂的转化率为25%
D．Q₁=Q

Answer 1

【答案】分析：A、由于1molN₂和3molH₂完全反应可以生成2molNH₃，所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的，以此分析；
B、根据1molN₂和3molH₂完全反应可以生成2molNH₃，所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的，利用等效平衡计算出平衡时故物质的量物质的量，根据压强之比等于物质的量之比分析；
C、根据等效平衡和反应热关系判断，N₂和H₂完全反应时放热Q，则NH₃完全分解时吸热也是Q，假设甲容器中的转化率为x，则放热Q×x=Q₁；假设乙容器中的转化率为y，则Q×y=Q₂ 又
Q₂=3Q₁，所以Q×y=3Q×x，即y=3x，以此分析；
D、反应为可逆反应，不可能完全反应．
解答：解：A、由于1molN₂和3molH₂完全反应可以生成2molNH₃，所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的，平衡时甲容器中NH₃（g）的体积分数与乙容器中的相等，故A错误；
B、由于1molN₂和3molH₂完全反应可以生成2molNH₃，所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的，即三种气体的浓度完全相同． N₂和H₂完全反应时放热Q，则NH₃完全分解时吸热也是Q，假设甲容器中的转化率为x，则放热Q×x=Q₁；假设乙容器中的转化率为y，则Q×y=Q₂ 又Q₂=3Q₁，所以Q×y=3Q×x，即y=3x，甲乙两个体系的平衡状态是一样的，所以：
       N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
甲起始 1       3        0
甲平衡 1-x    3-3x      2x
乙起始 0       0        2
乙平衡 y       3y      2-2y
对于N₂，很明显存在1-x=y，即x+y=1（对其余两种气体也一样）又y=3x，则x=25%，
则平衡时气体的总物质的量为1-0.25+3-0.75+0.5=3.5，根据压强之比等于物质的量之比可知，平衡时甲容器中气体的压强为开始时压强的=，故B错误；
C、由B解可知达到平衡时，甲容器中H₂的转化率为25%，故C正确；
D、根据B解可知，Q×x=Q₁，即Q₁=0.25Q，故D错误；
故选C．
点评：本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，做题时注意等效平衡的理解和运用．