Question

20．在温度相同、容积均为2L的3个恒容密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温，测得反应达到平衡时的有关数据如下，下列说法正确的是（　　）

	甲	乙	丙
反应物投入量	1moN2、3mol H2	2mol N2、6mol H2	2mol NH3
NH3浓度（mol•L-1）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1kJ	放出Q2kJ	吸收Q3kJ
体系压强（Pa）	p1	p2	p3
反应物转化率	α1	α2	α3

（已知N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1）

• A． 2p₁=2p₃＞p₂
• B． α₂+α₃＜1
• C． 达到平衡时丙容器中NH₃的体积分数最大
• D． Q₁+Q₃＞92.4

Answer 1

分析 甲容器反应物投入1molN₂、3molH₂，丙容器反应物投入量2molNH₃，恒温且丙容器容积和甲容器相同，则甲容器与丙容器是等效平衡；
甲容器反应物投入1molN₂、3molH₂，乙容器反应物投入量2mol N₂、6mol H₂，是甲中的二倍，如果恒温且乙容器容积是甲容器2倍，则甲容器与乙容器也是等效平衡；所以乙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡；据此分析平衡移动．

解答 解：甲投入1molN₂、3molH₂，丙容器投入量2molNH₃，恒温恒容条件下，甲容器与丙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；
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，如果恒温且乙容器容积是甲容器2倍，则甲容器与乙容器为等效平衡，所以乙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡向着正向移动，所以乙中氮气、氢气转化率大于甲和丙的，平衡后乙中氨气含量最大；
A、丙容器反应物投入量2molNH₃，和甲起始量相同，甲和丙平衡状态相同，乙中压强为甲的二倍；由于乙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，所以乙中压强减小，小于甲的2倍，即2P₁=2p₃＞p₂，故A正确；
B、丙容器中加入2molNH₃，和甲最后达到相同的平衡状态，若平衡不移动，转化率α₁+α₃=1；乙容器反应物投入量2mol N₂、6mol H₂，由于乙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，氨气的转化率增大，所以转化率α₂+α₃＞1，故B错误；
C、丙容器反应物投入量2molNH₃，采用极限转化法转化为反应物为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，乙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡向着正向移动，所以乙中氮气、氢气转化率大于甲和丙的，平衡后乙中氨气含量最大，故C错误；
D、甲投入1molN₂、3molH₂，丙中投入2molNH₃，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故Q₁+Q₂=92.4，故D错误；
故选A．

点评 本题考查化学平衡影响因素、等效平衡、化学平衡的计算，题目计算量较大，题目难度较大，关键是构建平衡建立的等效途径，试题侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养．