Question

15．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的平衡浓度（mol•L-1）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出a kJ	吸收b kJ	吸收c kJ
体系压强（Pa）	p1	p2	p3
反应物转化率	α1	α2	α3

下列说法不正确的是（　　）

• A． 2c₁＞c₃
• B． a+b=92.4
• C． 2p₂＞p₃
• D． α₁+α₃＜1

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；据此分析平衡移动．

解答 解：甲投入1molN₂、3molH₂，乙容器投入量2molNH₃，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；
而甲容器投入1molN₂、3molH₂，丙容器加入4molNH₃，采用极限转化法丙相当于加入2molN₂、6molH₂，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，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，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡向着正向移动，所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的，
A、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，若平衡不移动，c₃=2c₁；丙相当于增大压强，平衡向着正向移动，所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍，即c₃＞2c₁，故A错误；
B、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，故B正确；
C、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C正确；
D、丙容器反应物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率α₁+α₃=1；由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率α₁+α₃＜1，故D正确；
故选A．

点评 本题考查化学平衡影响因素、等效平衡、化学平衡的计算，题目计算量较大，题目难度较大，关键是构建平衡建立的等效途径，试题侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养．