Question

某温度下，向某密闭容器中加入1molN₂和3molH₂，使之反应合成NH₃，平衡后测得NH₃的体积分数为m．若T不变，只改变起始加入量，使反应平衡后NH₃的体积分数仍为m，若N₂、H₂、NH₃的加入的物质的量用X、Y、Z表示应满足：
（1）恒定T、V：
①若X=0，Y=0，则Z=

 

．
②若X=0.75mol，Y=

 

，Z=

 

．
③X、Y、Z应满足的一般条件是

 

．
（2）恒定T、P时：
①若X=0、Y=0，则Z=

 

．
②若X=0.75mol，则Y=

 

，Z

 

．
③X、Y、Z应满足的一般条件是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）恒定T、V：若反应前、后气体体积相等：换算为方程式同一边物质后，起始投料符合同一比例；为不完全等效；
①为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=3mol来解答；
②为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=3mol来解答；
③依据极值转化为起始量，满足“等量等效”分析；
（2）恒定T、P时：恒温、恒压条件下：换算为方程式同一边物质后，起始投料符合同一比例；百分数W%（体积分数、物质的量分数或质量分数）一定相同；为不完全等效．
①为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=3mol来解答；
②为不完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）：n（H₂）=1mol：3mol来解答；
③依据极值转化为起始量，满足“等比等效”分析．

解答： 解：（1）恒定T、V：
①为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=3mol，1mol氮气与3mol氢气按N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）完全转化可以得到2mol氨气，故Z=2，
故答案为：2；
②为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=3mol，由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），则有：
0.75+0.5Z=1；
Y+1.5Z=3；
解得Z=0.5，Y=2.25；
故答案为：2.25；0.5；
③N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量         1       3           0
起始量         X         Y          Z
转化量        X+0.5Z    Y+1.5Z      0
XYZ满足关系为：X+0.5Z=1，Y+1.5Z=3
故答案为：X+0.5Z=1，Y+1.5Z=3；
（2）恒定T、P时：
①为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=1mol、n（H₂）=3mol，1mol氮气与3mol氢气按N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）完全转化可以得到2mol氨气，故Z=2，
故答案为：2；
②由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），则有：
    1        3         0
   0.75      Y         Z
0.75+0.5Z    Y+1，5Z    0
按化学计量数转化到左边满足n（N₂）：n（H₂）=1mol：3mol，
（0.75+0.5Z）：（Y+1.5Z）=1：3
Y=2.25
Z≥0.5
故答案为：2.25；≥0.5；
③依据极值转化为起始量，满足“等比等效”分析；
                N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量         1       3           0
起始量         X         Y          Z
转化量        X+0.5Z    Y+1.5Z      0
（X+0.5Z）：（Y+1，5Z）=1：3
Y=3X  Z为任意值
故答案为：Y=3X  Z为任意值．

点评：本题主要考查等效平衡，掌握恒温、恒容下前后气体体积不等的可逆反应等效平衡的条件时解题的关键，难度中等．