Question

在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下

(已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) kJ·mol)

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1mol N2、3mol H2	2mol NH3	4mol NH3
NH3的浓度(mol/L)	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
体系压强(pa)	p1	p2	p3
反应物转化率	α1	α2	α3

请写出下列物理量的关系：

（1）浓度c₁与c₂__________________2c₂与c₃ ________________

（2）能量a与b __________________2b与c___________________

（3）压强p₁与p₂_________________2p₂与p₃ __________________

（4）转化率α₁与α₂_________________α₂与α₃___________________

Answer

（1）c1=c2；2c2﹤c3；

（2）a+b =92.4；2b﹥c

（3）p1=p2；2 p2 ﹥p3；

（4）α1+α2=1；α2 ﹥α3

【解析】

试题分析：甲投入1molN2、3molH2，乙容器投入量2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，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，丙容器加入4molNH3，采用极限转化法丙相当于加入2molN2、6molH2，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所到达的平衡，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，所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙。

（1）根据上述分析，甲容器与乙容器是等效平衡，c1=c2；丙与乙比较，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，氨气的浓度增大，2c2＜c3，故答案为：c1=c2；2c2＜c3；

（2）甲投入1molN2、3molH2，乙中投入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a+b=92.4，丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，丙中相当于增大压强，平衡正向移动，氨气的转化率减小，吸收的能量减少，2b＞c，故答案为：a+b =92.4；2b﹥c；

（3）甲投入1molN2、3molH2，乙中投入2molNH3，则甲与乙是完全等效的， 平衡时压强相等，p1=p2；丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍；由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的2倍，即2p2＞p3，故答案为：p1=p2；2 p2 ﹥p3；

（4）甲容器和乙容器是达到等效平衡状态，甲正向进行，乙逆向进行，则α1+α2=1，丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，反应物的转化率减小，即α2＞α3，故答案为：α1+α2=1；α2＞α3。

【考点定位】考查化学平衡影响因素、等效平衡、化学平衡的计算

【名师点晴】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。要熟记等效平衡问题的常见规律：1、恒温恒压下，按化学计量数转化到一边，满足对应物质的物质的量之比相同，为等效平衡；2、恒温恒容下，若反应前后气体气体发生变化，按化学计量数转化到一边，满足对应物质的物质的量相等，为等效平衡；若反应前后气体的体积不变，按化学计量数转化到一边，满足对应物质的物质的量之比相同，为等效平衡。