Question

【題目】1909年化學(xué)家哈伯在實驗室首次合成了氨。2007年化學(xué)家格哈德·埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體表面合成氨的反應(yīng)過程，示意如下圖：

（1）圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖③的含義分別是_____________。

（2）500℃下，在A、B兩個容器中均發(fā)生合成氨的反應(yīng)。起始兩容器充入兩氣體兩相同，體積相同，隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動。

①兩容器的N2的轉(zhuǎn)化率關(guān)系為αA____αB（填“＞”、“＜”或“=”）

②在B容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志有________。

A 容器中氣體壓強不再發(fā)生變化

B 容器中氣體密度不再發(fā)生變化

C 容器中氣體平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化

③當(dāng)合成氨在容器B中達(dá)平衡時，測得其中含有1.0molN2，0.4molH2，0.4molNH3，此時容積為2.0L。保持溫度和壓強不變，向此容器中通入0.36molN2，平衡將____________（填“正向”、“逆向”或“不”）移動。

④向A、B兩容器中均通入xmolN2和ymolH2，初始A、B容積相同，并保持溫度不變。若要平衡時保持N2在A、B兩容器中的體積分?jǐn)?shù)相同，則x與y之間必須滿足的關(guān)系式為__________。

Answer 1

【答案】氮氣，氫氣在催化劑表面斷鍵 < BC 逆向 X=Y

【解析】

(1)從圖中直接觀察，圖②中分子內(nèi)原子間存在短線，圖③中原子間的短線消失，顯然是斷鍵。

(2) ①A容積固定，B壓強固定，所以B相當(dāng)于A加壓。

②判斷平衡狀態(tài)時，因為提供的量都是體系的總量，所以只要分析此總量是否為變量，若為變量，變量不變即為平衡狀態(tài)。

③利用三段式求出平衡時各量，然后求出平衡常數(shù)，再利用濃度商與平衡常數(shù)的數(shù)值關(guān)系，確定平衡移動的方向。

④利用三段式建立等量關(guān)系，求解。

（1）比較各圖中分子的變化、分子間化學(xué)鍵的變化，圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面，圖③的含義分別是氮氣、氫氣在催化劑表面斷鍵；

答案：氮氣、氫氣在催化劑表面斷鍵。

（2）①隨著反應(yīng)的不斷進行，容器A內(nèi)氣體的壓強不斷減小，容器B相當(dāng)于容器A加壓，平衡正向移動，N2的轉(zhuǎn)化率增大，所以兩容器的N2的轉(zhuǎn)化率關(guān)系為αA< αB；

答案：<；

②A. 隨著反應(yīng)的進行，容器中氣體壓強始終不變，所以壓強不變不一定達(dá)平衡狀態(tài)；

B. 隨著反應(yīng)的進行，體積改變、質(zhì)量不變，所以若容器中氣體密度不再發(fā)生變化，則達(dá)平衡狀態(tài)；

C. 隨著反應(yīng)的進行，氣體的質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量改變，所以若容器中氣體平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化，則反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)。

答案：BC。

③K=。

壓強一定時，1.8mol氣體，體積為2.0L；向容器內(nèi)通入0.36molN2，則氣體共2.16mol，體積應(yīng)為2.4L。

Q=>10，所以平衡逆向移動；

答案：逆向。

④設(shè)A、B容器中，N2的變化量分別 為a、b

N2 + 3H2 2NH3

起始量 x y 0

變化量 a 3a 2a

平衡量 a-a y-3a 2a

N2 + 3H2 2NH3

起始量 x y 0

變化量 b 3b 2b

平衡量 x-b y-3b 2b

依題意得：，

解之得：

所以：x=y；

答案：x=y。