Question

在溫度相同、容積均為2L的3個恒容密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫，測得反應達到平衡時的有關數據如下，下列說法正確的是（　　）
（已知N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1）

容器	甲	乙	丙
反應物投入量	1mol N2、3mol H2	2mol N2、6mol H2	2mol NH3
NH3的濃度（mol?L-1）	c1	c2	c3
反應的能量變化	放出Q1kJ	放出Q2kJ	吸收Q3kJ
體系壓強（Pa）	p1	p2	p3
反應物轉化率	α1	α2	α3

• A、2p₁=2p₃＜p₂
• B、達到平衡時丙容器中NH₃的體積分數最大
• C、α₂+α₃＜1
• D、Q₃+Q₁=92.4

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：甲容器反應物投入1molN₂、3molH₂，丙容器反應物投入量2molNH₃，恒溫且丙容器容積和甲容器相同，則甲容器與丙容器是等效平衡；
甲容器反應物投入1molN₂、3molH₂，乙容器反應物投入量2mol N₂、6mol H₂，是甲中的二倍，如果恒溫且乙容器容積是甲容器2倍，則甲容器與乙容器也是等效平衡；所以乙所到達的平衡，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，丙容器投入量2molNH₃，恒溫恒容條件下，甲容器與丙容器是等效平衡，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，乙容器加入2molN₂、6molH₂，乙中加入量是甲中的二倍，如果恒溫且乙容器容積是甲容器2倍，則甲容器與乙容器為等效平衡，所以乙所到達的平衡，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，所以乙中氮氣、氫氣轉化率大于甲和丙的，平衡后乙中氨氣含量最大；
A、丙容器反應物投入量2molNH₃，和甲起始量相同，甲和丙平衡狀態相同，乙中壓強為甲的二倍；由于乙中相當于增大壓強，平衡向著向著正向移動，所以乙中壓強減小，小于甲的2倍，即2P₁=2p₃＞p₂，故A錯誤；
B、丙容器反應物投入量2molNH₃，采用極限轉化法轉化為反應物為1molN₂、3molH₂，和甲中的相同，乙容器加入2molN₂、6molH₂，乙中加入量是甲中的二倍，乙所到達的平衡，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，所以乙中氮氣、氫氣轉化率大于甲和丙的，平衡后乙中氨氣含量最大，故B錯誤；
C、丙容器中加入2molNH₃，和甲最后達到相同的平衡狀態，若平衡不移動，轉化率α₁+α₃=1；乙容器反應物投入量2mol N₂、6mol H₂，由于乙中相當于增大壓強，平衡向著向著正向移動，氨氣的轉化率增大，所以轉化率α₂+α₃＞1，故C錯誤；
D、甲投入1molN₂、3molH₂，丙中投入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Q₁+Q₂=92.4，故D正確；
故選D．

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．