Question

19．已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
有體積均為2L的甲、乙兩個相同的密閉容器，一定溫度下，向甲容器中加入1mol N₂和3mol H₂，經(jīng)過3min達到平衡時放出Q₁kJ的熱量；向乙容器中加入2molNH₃，一段時間到達平衡時吸收Q₂kJ的熱量；已知Q₁=3Q₂．
（1）下列情況表明反應已達到平衡狀態(tài)的是AD
A．氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化       B．平衡常數(shù)不再變化
C．氮氣的生成速率與氨氣的消耗速率相等   D．斷裂1molN≡N鍵的同時斷裂6molN-H鍵
（2）Q₂=23.1kJ
（3）甲容器中達平衡時，H₂的平均反應速率為0.0375mol/（L•min）；達平衡后，再向甲容器中加入0.25mol N₂、0.75mol H₂、1.5mol NH₃，平衡的移動方向為正反應方向（填“正反應方向”“逆反應方向”或“不移動”）

Answer 1

分析 （1）可逆反應到達平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
（2）甲與乙為完全等效平衡，平衡時相同組分的物質(zhì)的量相等，各組分起始物質(zhì)的量等于化學計量數(shù)，故Q₂+Q₁=92.4，結(jié)合平衡時Q₁=3Q₂計算；
（3）平衡時Q₁=3Q₂，由于Q₂+Q₁=92.4kJ，故Q₁=69.3kJ，則甲中轉(zhuǎn)化的氮氣為$\frac{69.3kJ}{92.4kJ/mol}$=0.75mol，則：
             N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol）：1       3        0
轉(zhuǎn)化量（mol）：0.75    2.25     1.5
平衡量（mol）：0.25    0.75     1.5
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂）；
達平衡后，再向甲容器中加入0.25mol N₂、0.75mol H₂、1.5mol NH₃，等效為在原平衡基礎上增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動．

解答 解：（1）A．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應進行混合氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，平均相對分子質(zhì)量發(fā)生變化，則氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，說明到達平衡，故A正確；
B．溫度不變，平衡常數(shù)不變化，故B錯誤；
C．氮氣的生成速率與氨氣的消耗速率相等，均表示逆反應速率，反應始終按該比例關系進行，故C錯誤；
D．斷裂1molN≡N鍵的同時斷裂6molN-H鍵，而斷裂1molN≡N鍵會生成6molN-H鍵，氨氣的生成與消耗速率相等，反應到達平衡，故D正確，
故選：AD；
（2）甲與乙為完全等效平衡，平衡時相同組分的物質(zhì)的量相等，各組分起始物質(zhì)的量等于化學計量數(shù)，故Q₂+Q₁=92.4，平衡時Q₁=3Q₂，聯(lián)立解得Q₂=23.1kJ，
故答案為：23.1；
（3）平衡時Q₁=3Q₂，由于Q₂+Q₁=92.4kJ，故Q₁=69.3kJ，則甲中轉(zhuǎn)化的氮氣為$\frac{69.3kJ}{92.4kJ/mol}$=0.75mol，則：
             N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始量（mol）：1       3        0
轉(zhuǎn)化量（mol）：0.75    2.25     1.5
平衡量（mol）：0.25    0.75     1.5
則v（H₂）=$\frac{\frac{2.25mol}{2L}}{3min}$=0.375mol/（L．min），
達平衡后，再向甲容器中加入0.25mol N₂、0.75mol H₂、1.5mol NH₃，等效為在原平衡基礎上增大壓強，正反應為氣體體積減小的反應，平衡正向進行，
故答案為：0.0375；正反應方向．

點評 本題考查化學平衡計算，（2）中注意規(guī)律的歸納總結(jié)，（3）中注意利用等效思想解答，也可以利用濃度商與平衡常數(shù)相對大小進行判斷，難度中等．