题目内容

11.甲、乙两容器,甲的容积固定,乙的容积可变.在一定温度下,向甲中通入1mol N2和2mol H2,反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为0.6mol.
(1)甲中N2的转化率是30%,该反应的平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$.
(2)相同温度下,向乙中通入1molNH3,且保持容积与甲相同,当反应达到平衡时,各物质的浓度与甲平衡中相同.起始时乙中还须通入0.5mol N2和0.5mol H2.

分析 (1)根据题目列三段式计算各物质量的转化,根据转化率=$\frac{物质的转化量}{物质的起始量}$×100%计算转化率,根据化学平衡常数概念列表达式;
(2)甲乙属于等效平衡,恒温恒容,根据等效平衡,转化为同种物质表示投入量相同计算.

解答 解:(1)该反应为,N2+3H2?2NH3,根据三段式:
                       N2+3H2?2NH3
起始量(mol)1        2        0
转化量(mol)0.3     0.9     0.6
平衡量(mol)0.7     1.1      0.6
则N2的转化率是$\frac{0.3mol}{1mol}$×100%=30%;该反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$;
故答案为:30%;  K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$;
(2)相同温度下,向乙中通入1molNH3,且保持容积与甲相同,当反应达到平衡时,各物质的浓度与甲平衡中相同,则甲乙属于等效平衡,换算为同种物质投入量相等,向乙中通入1molNH3,由方程式可知相当于0.5molN2和1.5molH2,设还需投入氮气x氢气y,则x+0.5=1,y+1.5=2,则x=0.5,y=0.5;
故答案为:0.5;0.5.

点评 本题考查了化学平衡的相关计算,该题的关键是明确等效平衡的含义以及判断依据,然后结合题意灵活运用即可,有利于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力.

练习册系列答案
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1.二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向,CCUS或许发展成一项重要的新兴产业.

(1)已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H1=a kJ•mol-1
CO(g)+H2O (g)═CO2(g)+H2 (g)△H2=b kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H3=c kJ•mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)═2CO(g)+2H2(g) 的△H=(a+2b-2c)kJ•mol-1.
(2)利用废气中的CO2为原料制取甲醇,反应方程式为:CO2+3H2═CH3OH+H2O其他条件相同,该甲醇合成反应在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同时间后,CO2的转化率随反应温度的变化如图1所示.
①a点所代表的状态不是(填“是”或“不是”)平衡状态.
②c点CO2的转化率高于b点,原因是b、c点均未达到平衡状态,c点温度高,反应速率较快,故CO2的转化率较大.
(3)用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃,起始时以0.1MPa,n(H2):n(CO2)=3:1的投料比充入反应器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)$\stackrel{催化剂}{?}$C2H4(g)+4H2O(g)△H,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示:
①该进行的反应的△S<0(填:“>”或“<”)
②对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),则该反应的KP=$\frac{p({C}_{2}{H}_{4})×{p}^{4}({H}_{2}O)}{{p}^{2}(C{O}_{2})×{p}^{6}({H}_{2})}$.
③为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是增大压强;提高氢气和二氧化碳物质的量的比值(列举2项)

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