Question

Ⅰ．體積為5L的恒溫、恒容密閉容器甲起始投入2mol N₂ 3mol H₂經過10s達平衡，測得平衡時NH₃的物質的量為0.8mol．
Ⅱ．容器乙起始投入a mol N₂，b mol H₂，維持恒溫、恒壓到平衡，測得平衡時NH₃的物質的量為1.2mol．兩平衡溫度相同、相同組分的體積分數都相同．
（1）容器甲10s 內用H₂表示的平均反應速率v（H₂）=______，達平衡時N₂的轉化率=______．
（2）下列哪些情況表明容器乙已達平衡狀態？______
A．容器乙的氣體密度不再變化         B．氫元素的質量不再變化
C．氮氣的生成速率等于氨氣的消耗速率 D．斷裂1molN≡N鍵同時斷裂6mol N-H鍵
（3）達平衡時甲容器的壓強______ 乙容器的壓強（填“等于”、“大于”或“小于”）．
（4）a=______mol，b=______mol．
（5）達平衡時乙容器的體積為______L．
（6）起始時容器乙是容器甲壓強的______倍．

Answer 1

（1）v（NH₃）=

△c(NH3)

△t

=

0.8mol/5L

10s

=0.016mol/（L?s）
         v（H₂）=

3

2

v（NH₃）=

3

2

×0.016mol/（L?s）=0.024 mol/（L?s）
         α（N₂）=

1 2 ×0.8mol

2mol

×100%=20%
故答案為：0.024 mol/（L?s）    20%
（2）A：恒溫、恒壓下對于反應 N₂+3H₂=2NH₃，氣體的物質的量發生變化，容器乙的體積亦隨之變化，反應混合物的總質量不變．當容器乙的氣體密度不再變化，說明容器乙的體積不再變化，反應到達平衡狀態．故A對．
B：氫元素的質量自始至終都不發生變化，不能說明到達平衡狀態．故B錯．
C：利用速率相等判斷是否到達平衡狀態，是指同一物質的生成速率與消耗速率相等，氨氣的消耗說明氮氣生成，方向一致，不能說明到達平衡狀態．故C錯．
D：反應斷裂1mol N≡N鍵同時要生成6molN-H鍵，斷裂N-H鍵與生成N-H鍵的量相等，到達平衡狀態．故D對．
 故選：A D
（3）根據理想氣體狀態方程：PV=nRT，得P=

n

V

RT，由兩平衡溫度相同、相同組分的體積分數都相同，得

n

V

相同，T相同，所以得出P相同．
所以本題答案為：相等
（4）I中：N₂ +3H₂ =2NH₃
           開始    2mol   3mol   0mol
           變化   0.4mol  1.2mol   0.8mol
           平衡   1.6mol  1.8mol   0.8mol
平衡時N₂體積分數：

1.6mol

1.6mol+1.8mol+0.8mol

=

8

21

平衡時H₂體積分數：

1.8mol

1.6mol+1.8mol+0.8mol

=

3

7

平衡時NH₃體積分數：1-

8

21

-

3

7

=

4

21

II中：容器乙中反應混合物總物質的量為：n_總=1.2mol÷

4

21

=6.3mol
                      N₂ +3H₂ ═2NH₃
           開始   amol   bmol    0mol
           變化 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×

8

21

    得a=3
      （b-1.8）mol=6.3mol×

3

7

     得b=4.5
故答案為：3   4.5
（5）I中平衡時N₂濃度：c（N₂）=

1.6mol

5L

I中平衡時H₂濃度：c（H₂）=

1.8mol

5L

I中平衡時NH₃濃度：c（NH₃）=

0.8mol

5L

該溫度下平衡常數k_c=

( 0.8 5 )2

( 1.8 5 )3× 1.6 5

=

10

1.83

，平衡常數只受溫度影響，溫度相同平衡常數相等．
令達平衡時乙容器的體積為VL，則：

( 1.2 v )2

( 2.7 v )3× 2.4 v

=

10

1.83

，得V=7.5
故答案為：7.5
（6）令起始時容器甲壓強為p，起始時容器乙壓強p′，由理想氣體狀態方程PV=nRT得：
p×5=5RT，p′×7.5=6.3RT．所以p′=0.84p
故答案為：0.84