Question

14．在一定溫度下，把2mol N₂和6mol H₂通入一個體積不變的密閉容器 中（如右圖）發生以下的反應：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）  （正反應為放熱反應）
若反應達到平衡后，測得混和氣體為7mol，據此回答下列問題：保持上述反應溫度不變，使a、b、c分別代表初始加入的N₂、H₂和NH₃的物質的量，如果反應達到平衡后混和氣體中各物質的物質的量分數仍與上述平衡時完全相同，那么：
（1）若a=1mol，c=2mol，則b=3 mol，在此情況下，反應起始時將向逆反應方向進行（填“正”或“逆”）
（2）若規定起始時反應向逆反應方向進行，則c的范圍是1＜c＜4．
（3）在上述裝置中，若需控制平衡后的混和氣體的物質的量為6.5mol，則可采取的措施是降低溫度．

Answer 1

分析 在一定溫度下，把2mol N₂和6mol H₂通入一個體積不變的密閉容器 中，
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：2       6        0
變化量（mol）：x       3x       2x
平衡量（mol）：2-x     6-3x     2x
若反應達到平衡后，測得混和氣體為7mol，則2-x+6-3x+2x=7，解得x=0.5．
 （1）改變起始投料量，平衡時各物質的物質的量分數仍與原平衡時完全相同，為等效平衡，恒溫恒容下，按化學計量數轉化到方程式左邊滿足投料量相等，即滿足n（N₂）=2mol、n（H₂）=6mol；
根據平衡時同種組分的物質的量判斷反應進行方向；
（2）若規定起始時反應向逆反應方向進行，則氨氣物質的量應大于原平衡時的物質的量，氨氣完全轉化得到2mol氮氣、6mol氫氣達極大值；
（3）在上述裝置中，若需控制平衡后的混和氣體的物質的量為6.5mol，應使平衡正向移動．

解答 解：在一定溫度下，把2mol N₂和6mol H₂通入一個體積不變的密閉容器 中，
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：2       6        0
變化量（mol）：x       3x       2x
平衡量（mol）：2-x     6-3x     2x
若反應達到平衡后，測得混和氣體為7mol，則2-x+6-3x+2x=7，解得x=0.5．
（1）改變起始投料量，平衡時各物質的物質的量分數仍與原平衡時完全相同，為等效平衡，恒溫恒容下，按化學計量數轉化到方程式左邊滿足投料量相等，即滿足n（N₂）=2mol、n（H₂）=6mol，則1+$\frac{1}{2}$×2mol=2mol、b+$\frac{3}{2}$×2mol=6mol，故b=3mol；
原平衡時氮氣為1.5mol，大于1mol，故反應向逆反應方向進行，
故答案為：3；逆反應；
（2）若規定起始時反應向逆反應方向進行，則氨氣物質的量應大于原平衡時的物質的量，故c＞1mol，氨氣完全轉化得到2mol氮氣、6mol氫氣達極大值，氨氣極大值為2mol×2=4mol，故c的取值范圍為：1＜c＜4，
故答案為：1＜c＜4；
（3）在上述裝置中，若需控制平衡后的混和氣體的物質的量為6.5mol，應使平衡正向移動，正反應為放熱反應，可以降低溫度使平衡正向移動，
故答案為：降低溫度．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素，側重考查等效平衡，關鍵是對等效平衡規律的理解掌握．