Question

在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下：（已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1）

容器	甲	乙	丙
反應物的投入量	1molN2、3molH2	2molNH3	4molNH3
NH3的濃度（mol?L-1）	c1	c2	c3
反應的能量變化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
體系的壓強（Pa）	p1	p2	p3
反應物的轉化率	a1	a2	a3

下列說法正確的是（　　）

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

Answer 1

分析：甲容器反應物投入1molN₂、3molH₂，乙容器反應物投入量2molNH₃，恒溫且乙容器容積和甲容器相同，則甲容器與乙容器是等效平衡；
甲容器反應物投入1molN₂、3molH₂，丙容器反應物投入量4molNH₃，采用極限轉化法轉化為反應物為2molN₂、6molH₂，是甲中的二倍，如果恒溫且丙容器容積是甲容器2倍，則甲容器與丙容器也是等效平衡；所以丙所到達的平衡，可以看作在恒溫且容積是甲容器兩倍條件下，到達平衡后，再壓縮體積為與甲容器體積相等所到達的平衡；據此分析平衡移動．

解答：解：甲投入1molN₂、3molH₂，乙容器投入量2molNH₃，恒溫恒容條件下，甲容器與乙容器是等效平衡，各組分的物質的量、含量、轉化率等完全相等；
而甲容器投入1molN₂、3molH₂，丙容器加入4molNH₃，采用極限轉化法丙相當于加入2molN₂、6molH₂，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒溫且丙容器容積是甲容器2倍，則甲容器與丙容器為等效平衡，所以丙所到達的平衡，可以看作在恒溫且容積是甲容器兩倍條件下，到達平衡后，再壓縮體積為與甲容器體積相等所到達的平衡，由于該反應是體積減小的反應，縮小容器體積，增大了壓強，平衡向著正向移動，所以丙中氮氣、氫氣轉化率大于甲和乙的，
A、丙容器反應物投入量4molNH₃，采用極限轉化法轉化為反應物為2molN₂、6molH₂，是甲中的二倍，若平衡不移動，c₃=2c₁；丙相當于增大壓強，平衡向著正向移動，所以丙中氨氣的濃度大于乙中氨氣濃度的二倍，即c₃＞2c₁，故A錯誤；
B、甲投入1molN₂、3molH₂，乙中投入2molNH₃，則甲與乙是完全等效的，根據蓋斯定律可知，甲與乙的反應的能量變化之和為92.4kJ，故a+b=92.4，故B正確；
C、丙容器反應物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移動，丙中壓強為乙的二倍；由于丙中相當于增大壓強，平衡向著向著正向移動，所以丙中壓強減小，小于乙的2倍，即2p₂＞p₃，故C錯誤；
D、丙容器反應物投入量4molNH₃，是乙的二倍，若平衡不移動，轉化率α₁+α₃=1；由于丙中相當于增大壓強，平衡向著向著正向移動，氨氣的轉化率減小，所以轉化率α₁+α₃＜1，故D錯誤；
故選B．

點評：本題考查化學平衡影響因素、等效平衡、化學平衡的計算，題目計算量較大，題目難度較大，關鍵是構建平衡建立的等效途徑，試題側重對學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力的培養．