Question

3．恒溫容器中加入1molN₂和3molH₂，達到平衡時NH₃的體積分?jǐn)?shù)為m%．若N₂、H₂、NH₃的起始加入量分別為xmol、ymol、zmol，達到平衡時NH₃的體積分?jǐn)?shù)仍為m%．
（1）該容器恒容，則x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系是2x+z=2、2y+3z=6．
（2）該容器恒壓，則x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系是3x=y，z為任意值．
（3）設(shè)前者達到平衡時生成NH₃為amol，則后者達到平衡時生成NH₃=（0.25ax+0.125az）mol（用a、x、z表示）

Answer 1

分析 （1）恒容的條件等效平衡，極端轉(zhuǎn)化相同物質(zhì)的物質(zhì)的量，則各原子守恒，分別根據(jù)氮和氫守恒，得到x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系；
（2）恒壓條件下的等效平衡是用極端轉(zhuǎn)化后相同物質(zhì)的量成比例，由此分析解答；
（3）N₂+3H₂?2NH₃，
       起始：1       3        0
       轉(zhuǎn)化：0.5a    1.5a    a
即一邊倒的極限氮氣的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.5a}{1}$=0.5a，由于二者是等效平衡，所以一邊倒的極限氮氣的轉(zhuǎn)化率相等，即一邊倒轉(zhuǎn)化的n（N₂）=（x+$\frac{z}{2}$）×0.5a，所以生成的n（NH₃）=$\frac{n（N{\;}_{2}）}{2}$=$\frac{\frac{x+\frac{z}{2}}{0.5a}}{2}$=0.25ax+0.125az，由此分析解答．

解答 解：（1）恒容的條件等效平衡，極端轉(zhuǎn)化相同物質(zhì)的物質(zhì)的量，則各原子守恒，由氮守恒可知：2x+z=2，氫守恒可知：2y+3z=6，故答案為：2x+z=2、2y+3z=6；
（2）由反應(yīng)方程式N₂+3H₂?2NH₃，將氨氣完全轉(zhuǎn)化為氮氣和氫氣，則氮氣的物質(zhì)的量為：x+$\frac{z}{2}$，氫氣的物質(zhì)的量為：y+$\frac{3z}{2}$，所以$\frac{x+\frac{z}{2}}{y+\frac{3z}{2}}=\frac{1}{3}$，即3x=y，故答案為：3x=y，z為任意值；
（3）N₂+3H₂?2NH₃，
       起始：1       3        0
       轉(zhuǎn)化：0.5a    1.5a    a
即一邊倒的極限氮氣的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.5a}{1}$=0.5a，由于二者是等效平衡，所以一邊倒的極限氮氣的轉(zhuǎn)化率相等，即一邊倒轉(zhuǎn)化的n（N₂）=（x+$\frac{z}{2}$）×0.5a，所以生成的n（NH₃）=$\frac{n（N{\;}_{2}）}{2}$=$\frac{\frac{x+\frac{z}{2}}{0.5a}}{2}$=0.25ax+0.125az，故答案為：0.25ax+0.125az．

點評 本題較難，考查化學(xué)平衡中等效平衡的計算，明確溫度與壓強不變時，起始反應(yīng)物的量成正比則平衡等效是解答本題的關(guān)鍵．