Question

18．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下
（已知N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（ g）△H=-92.4kJ•mol^-1）

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1mol N2、3mol H2	2mol NH3	4mol NH3
NH3的浓度（mol•L-1）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
体系压强（Pa）	p1	p2	p3
反应物转化率	α1	α2	α3

请写出下列物理量的关系：
（1）浓度c₁与c₂c₁=c₂   2c₂与c₃2c₂＜c₃
（2）能量a与ba+b=92.4   2b与c2b＞c
（3）压强p₁与p₂p₁=p₂    2p₂与p₃2p₂＞p₃
（4）转化率α₁与α₂α₁+α₂=1 α₂与α₃α₂＞α₃．

Answer 1

分析 甲容器反应物投入1molN₂、3molH₂，乙容器反应物投入量2molNH₃，恒温且乙容器容积和甲容器相同，则甲容器与乙容器是等效平衡；
甲容器反应物投入1molN₂、3molH₂，丙容器反应物投入量4molNH₃，采用极限转化法转化为反应物为2molN₂、6molH₂，是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍，则甲容器与丙容器也是等效平衡；所以丙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡，以此来解答．

解答 解：（1）极限转化后甲、乙的起始物质的量相同，则氨气的平衡浓度相同，即c₁=c₂，丙中物质的量为乙的2倍，物质的量增大，压强增大，平衡利用向生成氨气的方向移动，则2c₂＜c₃，故答案为：c₁=c₂；2c₂＜c₃；                 
（2）甲投入1molN₂、3molH₂，乙中投入2molNH₃，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故a+b=92.4；乙、丙中均发生2NH₃（ g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，丙中氨气的物质的量为乙的2倍，则丙中吸收能量小于乙中2倍，即2b＞c，
故答案为：a+b=92.4；2b＞c；
（3）极限转化后甲、乙的起始物质的量相同，平衡时物质的量相同，则p₁=p₂；丙容器反应物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍；由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的2倍，即2p₂＞p₃，
故答案为：p₁=p₂；2p₂＞p₃；
（4）甲与乙是等效平衡，且极限转化后起始物质的量相同，则甲与乙的反应物转化率之和为1，则α₁+α₂=1；丙容器反应物投入量4molNH₃，是乙的二倍，丙中相当于增大压强，平衡2NH₃（ g）?N₂（g）+3H₂（g）逆向移动，氨气的转化率减小，所以转化率α₂＞α₃，故答案为：α₁+α₂=1；α₂＞α₃．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握极限转化思想、等效平衡的判断、平衡移动为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，综合性较强，题目难度较大．