Question

11．已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-Q₁ kJ•mol^-1（Q₁＞0），在一个有催化剂的固定容积的容器中加入1molN₂和3molH₂，在500℃时充分反应，达平衡后NH₃的浓度为w mol•L^-1，放出热量为Q₂ kJ．
（1）达到平衡时，N₂的转化率为$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$；若此时向原容器中通入少量的氩气，N₂的转化率将不变（填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）若在原来的容器中，只加入2mol NH₃，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量Q₃ kJ，则NH₃浓度=（填＞、=、＜）w mol•L^-1，Q₁、Q₂、Q₃ 之间满足何种关系Q₁=Q₂+Q₃．
（3）下列措施可以同时提高反应速率和H₂的转化率是（填选项序号）b．
a．选择适当的催化剂   b．增大压强  c．及时分离生成的NH₃   d．升高温度．
（4）若将上述容器改为恒压容器（反应前体积相同），起始时加入1molN₂和3molH₂，500℃时充分反应达平衡后，放出热量Q₄kJ，则Q₂＜Q₄ （填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）根据放出的热量计算转化的N₂的物质的量，进而计算N₂的转化率；
达到平衡后，若向原容器中通入少量的氩气，恒温恒容下，各组分的浓度不变，平衡不移动；
（2）开始通入2molNH₃等效为开始通入1molM₂和3molH₂，平衡时相同组分的物质的量相等，相同组分的浓度相等，假设平衡时NH₃的物质的量为xmol，根据转化的NH₃计算热量，可得Q₁、Q₂、Q₃之间关系；
（3）a．选择适当的催化剂，不影响平衡移动；
b．增大压强，反应速率增大，平衡向正反应方向移动；
c．及时分离生成的NH₃，反应速率减小；
d．升高温度平衡向逆反应方向移动；
（4）恒温恒容下，随反应进行压强减小，若将上述容器改为恒压容器，起始时加入1molN₂和3molH₂，等效在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动．

解答 解：（1）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-Q₁ kJ•mol^-1（Q₁＞0），放出热量为Q₂ kJ，则转化的N₂的物质的量为$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$mol，A₂的起始物质的量为1mol，则故A₂的转化率为$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$，
达到平衡后，若向原容器中通入少量的氩气，恒温恒容下，各组分的浓度不变，平衡不移动，N₂的转化率不变，
故答案为：$\frac{{Q}_{2}}{{Q}_{1}}$；不变；
（2）开始通入2molNH₃等效为开始通入1molM₂和3molH₂，平衡时相同组分的物质的量相等，相同组分的浓度相等，则NH₃浓度=w mol•L^-1；
开始通入2molC₃等效为开始通入2molA₂和1molB₂，平衡时相同组分的物质的量相等，相同组分的浓度相等；
假设平衡时NH₃的物质的量为xmol，原平衡时中Q₂ kJ=xmol×$\frac{1}{2}$×Q₁ kJ/mol，开始通入2molNH₃时，Q₃kJ=（2-x）mol×$\frac{1}{2}$×Q₁ kJ/mol，故Q₁=Q₂+Q₃，
故答案为：=；Q₁=Q₂+Q₃；
（3）a．选择适当的催化剂，加快反应速率，但平衡不移动，H₂的转化率不变，故a错误；
b．增大压强，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，H₂的转化率增大，故b正确；
c．及时分离生成的NH₃，平衡正向移动，H₂的转化率增大，但反应速率减小，故c错误；
d．升高温度平衡向逆反应方向移动，H₂的转化率减小，故d错误；
故选：b．
（4）恒温恒容下，随反应进行压强减小，若将上述容器改为恒压容器，起始时加入1molN₂和3molH₂，等效在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动，反应物转化率增大，则Q₂＜Q₄，
故答案为：＜．

点评 本题考查化学平衡计算及影响因素，注意（3）中热量规律问题，难度中等．