Question

【题目】150℃时，向下图所示的恒压容器中加入4LN2和 H2的混合气体，在催化剂作用下充分反应(催化剂体积忽略不计)，正反应放热。反应后恢复到原温度。平衡后容器体轵变为3.4L，容器内气体对相同条件的氢气的相对密度为5。

(1)反应前混合气体中V(N2):V(H2)=______；反应达平衡后V(NH3)=__L；该反应中N2转化率为___。

(2)向平衡后的容器中充入0.2mol的NH3，一段时间后反应再次达到平衡，恢复到150℃时测得此过程中从外界吸收了6.44 kJ的热量。请回答：充入NH3时，混合气体的密度将__________(填“增大”、“减小”或“不变”)，在达到平衡的过程中，混合气体的密度将____(填“增大”、“减小”或“不变”)。反应重新达平衡昀混合气体对氢气的相对密度将______5(填“>”、“<”或 “ = ”)

Answer 1

【答案】 1:3 0.6 30% 增大 减小 =

【解析】试题分析：本题考查化学平衡的计算，恒温恒压下的等效平衡、影响化学平衡的因素以及各物理量的变化。

（1）设原N2的体积为x，则原H2的体积为4-x，转化的N2体积为y，在恒温恒压下气体体积之比等于物质的量之比，运用三段式

N2 + 3H22NH3

V（起始）（L） x 4-x 0

V（转化）（L） y 3y 2y

V（平衡）（L） x-y 4-x-3y 2y

则（x-y）+（4-x-3y）+2y=3.4L，y=0.3L。平衡后容器内气体对相同条件的氢气的相对密度为5，平衡后混合气体的平均相对分子质量为52=10，根据质量守恒得28x+2（4-x）=103.4，x=1L。反应前混合气体中V（N2）：V（H2）=1L：（4L-1L）=1:3。反应达平衡后V（NH3）=20.3L=0.6L。N2的转化率为0.3L1L100%=30%。

（2）由于该容器为恒温恒压容器，混合气体的密度与平均摩尔质量成正比，平衡后再充入0.2mol的NH3，由于NH3的摩尔质量（17g/mol）大于平衡时平均摩尔质量（10g/mol），充入NH3时混合气体的密度将增大。将0.2molNH3采用极限一边倒换算后为0.1molN2和0.3molH2，与原平衡的起始对应物质成比例，则达到的新平衡与原平衡为恒温恒压下的等效平衡，即重新达到平衡时混合气体的平均摩尔质量仍为10g/mol，所以在达到平衡的过程中，混合气体的密度将减小，重新达到平衡时混合气体对氢气的相对密度不变，仍等于5。