Question

3．恒温容器中加入1molN₂和3molH₂，达到平衡时NH₃的体积分数为m%．若N₂、H₂、NH₃的起始加入量分别为xmol、ymol、zmol，达到平衡时NH₃的体积分数仍为m%．
（1）该容器恒容，则x、y、z应满足的关系是2x+z=2、2y+3z=6．
（2）该容器恒压，则x、y、z应满足的关系是3x=y，z为任意值．
（3）设前者达到平衡时生成NH₃为amol，则后者达到平衡时生成NH₃=（0.25ax+0.125az）mol（用a、x、z表示）

Answer 1

分析 （1）恒容的条件等效平衡，极端转化相同物质的物质的量，则各原子守恒，分别根据氮和氢守恒，得到x、y、z应满足的关系；
（2）恒压条件下的等效平衡是用极端转化后相同物质的量成比例，由此分析解答；
（3）N₂+3H₂?2NH₃，
       起始：1       3        0
       转化：0.5a    1.5a    a
即一边倒的极限氮气的转化率为：$\frac{0.5a}{1}$=0.5a，由于二者是等效平衡，所以一边倒的极限氮气的转化率相等，即一边倒转化的n（N₂）=（x+$\frac{z}{2}$）×0.5a，所以生成的n（NH₃）=$\frac{n（N{\;}_{2}）}{2}$=$\frac{\frac{x+\frac{z}{2}}{0.5a}}{2}$=0.25ax+0.125az，由此分析解答．

解答 解：（1）恒容的条件等效平衡，极端转化相同物质的物质的量，则各原子守恒，由氮守恒可知：2x+z=2，氢守恒可知：2y+3z=6，故答案为：2x+z=2、2y+3z=6；
（2）由反应方程式N₂+3H₂?2NH₃，将氨气完全转化为氮气和氢气，则氮气的物质的量为：x+$\frac{z}{2}$，氢气的物质的量为：y+$\frac{3z}{2}$，所以$\frac{x+\frac{z}{2}}{y+\frac{3z}{2}}=\frac{1}{3}$，即3x=y，故答案为：3x=y，z为任意值；
（3）N₂+3H₂?2NH₃，
       起始：1       3        0
       转化：0.5a    1.5a    a
即一边倒的极限氮气的转化率为：$\frac{0.5a}{1}$=0.5a，由于二者是等效平衡，所以一边倒的极限氮气的转化率相等，即一边倒转化的n（N₂）=（x+$\frac{z}{2}$）×0.5a，所以生成的n（NH₃）=$\frac{n（N{\;}_{2}）}{2}$=$\frac{\frac{x+\frac{z}{2}}{0.5a}}{2}$=0.25ax+0.125az，故答案为：0.25ax+0.125az．

点评 本题较难，考查化学平衡中等效平衡的计算，明确温度与压强不变时，起始反应物的量成正比则平衡等效是解答本题的关键．