Question

150℃时，向如图所示的容器（密封的隔板可自由滑动，整个过程中保持隔板上部压强不变）中加入4L N₂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），反应后恢复到原温度．平衡后容器体积变为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6.44kJ的热量．
①充入NH₃时，混合气体的密度将

 

，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”）．反应重新达平衡的混合气体对氢气的相对密度将

 

5（填“＞”、“＜”或“=”）．
②下列哪些实验现象或数据能说明反应重新到达了平衡

 

．
A．容器不再与外界发生热交换
B．混合气体的平均相对分子质量保持不变
C．当V（N₂）：V（H₂）：V（NH₃）=1：3：2时  D．当容器的体积不再发生变化时
③写出该反应的热化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据三段式列出起始、变化、平衡的量，根据平均相对分子质量的公式计算，进而求得体积比、平衡体积和转化率；
（2）①再加入0.2m0l氨气由于氨气摩尔质量为17，大于10，故混合气体摩尔质量增大，则混合气体密度增大，反应过程中，平衡逆向移动，向体积增大方向移动，故混合气体密度减小，平衡时由于与原平衡等效，所以混合气体密度和原平衡相等；
②该变的量保持不变，则说明达到平衡状态；
③从（1）计算可知，氮气的转化率为30%，则氨气分解率为70%，故0.2mol×70%氨气分解吸收6.44kJ热量，则2mol氨气分解吸收热量为：

6.44kJ

0.14mol

×2mol=92kJ，则生成2mol氨气放出92kJ热量，据此写出热化学方程式．

解答： 解：（1）设起始时氮气的体积为x，氢气的体积为4-x，
     3H₂ +N₂ ?2NH₃，体积变化
     3       1       2       2
起始 4-x     x       0       0
变化 0.9     0.3    0.6      4-3.4=0.6      
平衡 4-x-0.9 x-0.3  0.6       0.6
容器内气体对相同条件的氢气的相对密度为5，则相对分子质量为5×2=10，

3.1-x

3.4

×2+

x-0.3

3.4

×28+

0.6

3.4

×17=10，解得x=1
反应前混合气体中V（N₂）：V（H₂）=x：（4-x）=1：（4-1）=1：3；
平衡后氨气体积为：0.6L，氮气的转化率为：

0.3L

1L

×100%=30%，
故答案为：1：3；0.6；30%；
（2）①再加入0.2m0l氨气由于氨气摩尔质量为17，大于10，故混合气体摩尔质量增大，则混合气体密度增大，反应过程中，平衡逆向移动，向体积增大方向移动，故混合气体密度减小，平衡时由于与原平衡等效，所以混合气体密度和原平衡相等；
故答案为：增大；减小；=；
②该变的量保持不变，则说明达到平衡状态．反应过程中，热量、混合气体平均相对分子质量、体积在变化，若这些量保持不变，则说明达到平衡状态，
故答案为：A、B、D；
③从（1）计算可知，氮气的转化率为30%，则氨气分解率为70%，故0.2mol×70%氨气分解吸收6.44kJ热量，则2mol氨气分解吸收热量为：

6.44kJ

0.14mol

×2mol=92kJ，则生成2mol氨气放出92kJ热量，则氢气和氮气合成氨气的热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92KJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92KJ/mol．

点评：本题考查了化学平衡的有关计算，热化学方程式的书写等，难度较大．注意正反应和逆反应的反应热数值相等，符号相反．