Question

把N₂和H₂按1∶1物質的量之比混合均勻，分成四等份，分別同時充入A、B、C、D四個裝有催化劑的真空容器中（容積固定），在相同溫度下四個容器中的合成NH₃反應相繼達到平衡狀態(tài)，分析表中實驗數(shù)據(jù)后回答問題：

容器	A	B	C	D
平衡時混合氣體的平均相對分子質量			16	17
平衡時N2的轉化率	20%
平衡時H2的轉化率		30%

（1）都達到平衡時，____________容器中NH₃的物質的量所占的比例最大。

（2）四個容器容積由小到大的排列次序是____________。

（3）達到平衡時所需時間最長的容器是____________。

Answer 1

（1）A  （2）A＜D＜B＜C  （3）C

解析：（1）設四個容器內的N₂和H₂均為1 mol。

在A容器中                 N₂+3H₂2NH₃

起始物質的量/mol     1       1               0

變化物質的量/mol     0.2    0.6          0.4

平衡物質的量/mol     0.8    0.4          0.4

則平均相對分子質量

M（A）==18.75

H₂的轉化率  ×100%=60%

在B容器中        N₂+3H₂2NH₃

起始/mol          1      1              0

變化/mol          0.1  0.3           0.2

平衡/mol          0.9  0.7           0.2

混合氣體平均相對分子質量M（B）==16.67

    N₂的轉化率  ×100%=10%。即在A、B容器中

        M           α(N₂)      α(H₂)

A中   18.75     20%       60%

B中   16.67     10%       30%

由上可見：α(N₂)和α(H₂)越大，平衡混合氣體NH₃的含量越大，則M越大；而A中M最大，則含NH₃的物質的量分數(shù)最大。

（2）反應開始時，四容器中n(N₂)和n(H₂)相同，反應溫度也相同，但轉化率不同，說明四容器的容積不同，體積小的，濃度大，反應物轉化率高，M也越大，所以容積為A＜D＜B＜C。

（3）容器體積越大，起始濃度越小，則反應速率越慢，達到平衡需時間越長，選C。