Question

18．如圖所示，隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動，M、N兩個容器中均發生反應：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-192kJ•mol^-1．向 M、N 中，都通入 xmol N₂ 和ymol H₂的混合氣體，初始M、N容積相同，保持溫度不變．下列說法正確的是（　　）

• A． 若x：y=1；2，則平衡時，M中的轉化率：N₂＞H₂
• B． 若x：y=1：3，當M中放出熱量172.8kJ時，N₂的轉化率為90%
• C． 若x=1，y=3，則達到平衡時反應物的轉化率N＞M
• D． 平衡時N₂氣體在兩容器中體積分數可能相等

Answer 1

分析 M容器保持恒容，N容器保持恒壓，由于反應前后的氣體系數和不等，所以兩個平衡態也不一樣，
A、由于x：y=1：2，即y=2 x，設反應中消耗掉amolA，用a表示參加反應的B的物質的量，表示出轉化率；
B、題目中熱化學方程式的意義為1molA完全反應，放熱192 kJ，根據實際放出的熱量計算參加反應的A的物質的量，進而表示出轉化率進行判斷；
C、反應中氮氣與氫氣的物質的量之比為1：3，反應時按1：3的比例反應；
D、讓M、N中平衡時N₂的體積分數一樣，那么只能是M或N中，反應前后不論限度多少，N₂的體積分數始終為定值，假定反應的N₂為zmol，利用三段式表示平衡時各組分的物質的量據此判斷．

解答 解：M容器保持恒容，N容器保持恒壓，由于反應前后的氣體系數和不等，所以兩個平衡態也不一樣，
A、x：y=1：2，即y=2 x，設反應中消耗掉amoN₂l，則：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始（mol）：x     2x         0
變化（mol）：a     3a         2a
故N₂的轉化率=$\frac{a}{x}$，H₂的轉化率=$\frac{3a}{2x}$，則平衡時，M中的轉化率：N₂＜H₂，故A錯誤；
B、題目中熱化學方程式的意義：若1moN₂l完全反應，放熱192 kJ，當M中放出熱量172.8 kJ時，參加反應的N₂的物質的量為$\frac{172.8KJ}{192KJ}$×1mol=0.9mol，故N₂的轉化率為$\frac{0.9}{x}$，故B錯誤；
C、x=1，y=3，由于反應后氣體體積減小，N容器建立的平衡相當于恒溫恒容下建立的平衡減小容器體積，壓強增大，平衡正向移動，達到平衡后的轉化率關系為：α（M）＜α（N），故C正確；
D、要讓M、N中平衡時A的體積分數一樣，那么只能是M或N中，反應前后不論限度多少，A的體積分數始終為定值，假定反應的A為zmol，則：
       N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始：x         y            0
反應：z       3z           2z
平衡：x-z   y-3z          2z
故平衡時N₂的體積分數為$\frac{x-z}{x+y-2z}$，N₂的體積分數始終為定值，則x=y，即x=y時，平衡時N₂氣體在兩容器中體積分數相等，故D正確；
故選CD．

點評 本題考查化學平衡的計算、平衡常數的計算等，難度較大，注意根據平衡常數判斷平衡移動方向．