Question

Ⅰ．体积为5L的恒温、恒容密闭容器甲起始投入2mol N₂ 3mol H₂经过10s达平衡，测得平衡时NH₃的物质的量为0.8mol．
Ⅱ．容器乙起始投入a mol N₂，b mol H₂，维持恒温、恒压到平衡，测得平衡时NH₃的物质的量为1.2mol．两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同．
（1）容器甲10s 内用H₂表示的平均反应速率v（H₂）=______，达平衡时N₂的转化率=______．
（2）下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态？______
A．容器乙的气体密度不再变化         B．氢元素的质量不再变化
C．氮气的生成速率等于氨气的消耗速率 D．断裂1molN≡N键同时断裂6mol N-H键
（3）达平衡时甲容器的压强______ 乙容器的压强（填“等于”、“大于”或“小于”）．
（4）a=______mol，b=______mol．
（5）达平衡时乙容器的体积为______L．
（6）起始时容器乙是容器甲压强的______倍．

Answer

由公式得反应速率、转化率，利用化学平衡状态特征判断是否达平衡状态，利用两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同，得出乙容器中a、b的数值，利用温度不变，化学平衡常数不变，得出平衡时乙容器的体积，利用理想状态气体方程，得出起始时容器乙与容器甲的关系．
【解析】
（1）v（NH3）===0.016mol/（L•s）
         v（H2）=v（NH3）=×0.016mol/（L•s）=0.024 mol/（L•s）
         α（N2）=×100%=20%
故答案为：0.024 mol/（L•s）    20%
（2）A：恒温、恒压下对于反应 N2+3H2=2NH3，气体的物质的量发生变化，容器乙的体积亦随之变化，反应混合物的总质量不变．当容器乙的气体密度不再变化，说明容器乙的体积不再变化，反应到达平衡状态．故A对．
B：氢元素的质量自始至终都不发生变化，不能说明到达平衡状态．故B错．
C：利用速率相等判断是否到达平衡状态，是指同一物质的生成速率与消耗速率相等，氨气的消耗说明氮气生成，方向一致，不能说明到达平衡状态．故C错．
D：反应断裂1mol N≡N键同时要生成6molN-H键，断裂N-H键与生成N-H键的量相等，到达平衡状态．故D对．
 故选：A D
（3）根据理想气体状态方程：PV=nRT，得P=，由两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同，得相同，T相同，所以得出P相同．
所以本题答案为：相等
（4）I中：N2 +3H2 =2NH3
           开始    2mol   3mol   0mol
           变化   0.4mol  1.2mol   0.8mol
           平衡   1.6mol  1.8mol   0.8mol
平衡时N2体积分数：=
平衡时H2体积分数：=
平衡时NH3体积分数：1--=
II中：容器乙中反应混合物总物质的量为：n总=1.2mol÷=6.3mol
                      N2 +3H2 ═2NH3
           开始   amol   bmol    0mol
           变化 0.6mol   1.8mol    1.2mol
           平衡 （a-0.6）mol  （b-1.8）mol  1.2mol
所以：（a-0.6）mol=6.3mol×    得a=3
      （b-1.8）mol=6.3mol×     得b=4.5
故答案为：3   4.5
（5）I中平衡时N2浓度：c（N2）=
I中平衡时H2浓度：c（H2）=
I中平衡时NH3浓度：c（NH3）=
该温度下平衡常数kc==，平衡常数只受温度影响，温度相同平衡常数相等．
令达平衡时乙容器的体积为VL，则：=，得V=7.5
故答案为：7.5
（6）令起始时容器甲压强为p，起始时容器乙压强p′，由理想气体状态方程PV=nRT得：
p×5=5RT，p′×7.5=6.3RT．所以p′=0.84p
故答案为：0.84