题目内容
某温度下,向某密闭容器中加入1mol氮气和3mol氢气,使之反应合成氨,平衡后,测得氨的体积分数为m。若温度不变,只改变起始加入量,使之反应重新达平衡后,氨的体积分数仍然为m。若氮气、氢气和氨的加入量用x,y,z表示,应满足:
(1)温度、体积恒定时:若x=0,y=0则z=_______。
温度、压强恒定时:若x=0,y=0则z_______。
(2)温度、体积恒定时:若x=0.75mol,y_______,z_______。
温度、压强恒定时:若x=0.75mol,y_______,z_______。
(3)温度、压强恒定时:x,y,z应满足的关系是__________。
【答案】
(1)温度、体积恒定时:z=2mol,温度、压强恒定时:z>0。
(2)温度、体积恒定时:y=2.25mol,z=0.5mol,
温度、压强恒定时:y=2.25mol,z≥0。
(3)温度、压强恒定时:x,y,z应满足的关系是y=3x,z≥0。
【解析】温度、体积恒定时,为了使达到平衡时氨的体积分数保持不变,加入的量必须和初始加入的量相当,即全为反应物应是1mol氮气和3mol氢气;全为生成物应是2mol氨气(若反应物、生成物皆有,折算为上述量)。但遇到温度、压强恒定时,由于思维定势,往往也取相当量,只能得出所有满足条件中的一个特殊情况。
实际上为了满足温度、压强恒定,只需根据体积大小,加入与初始相当的量即可满足题目的要求。如:假设本题的初始体积为VL,加入1mol氮气和3mol氢气,平衡后,测得氨的体积分数为m。而当体积改为2VL时,应加入2mol氮气和6mol氢气(或4mol氨,或其他相当的量),相当于每VL里仍加入1mol氮气和3mol氢气,平衡后,氨的体积分数不变,仍为m;……。因此,z的取值由体积大小而定,若无反应物,z为大于零的任意值;若有反应物,z为大于等于零的任意值。
【状元纠错】(1)温度、压强恒定时:z=2mol
(2)温度、压强恒定时:z=0
(3)温度、压强恒定时:y=3x,z=2-2x
(12分)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g) + O2(g)
2NO(g) △H > 0已知该反应在2404℃时,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(1)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟后O2的物质的量为0.5 mol,则N2的反应速率 。
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志 。
| A.消耗1molN2同时生成1molO2 | B.混合气体密度不变 |
| C.混合气体平均相对分子质量不变 | D.2V(N2)正=V(NO)逆 |
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数 。(填“变大、“变小”或“不变”)
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应 (填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是