Question

在一定溫度下，把2.0體積N₂和6.0體積H₂通入一個帶活塞的體積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通，如圖所示。容器中發(fā)生的反應如下：

N₂＋3H₂    2NH₃（正反應放熱）                     

若反應達到平衡后，測得混合氣體為7.0體積。試回答：

   （1）保持上述反應溫度不變，設a、b、c(a∶b=1∶3)分別代表初始加入的N₂、H₂和NH₃的體積，如果反應達到平衡后，混合氣體中各物質的體積分數(shù)仍與上述平衡完全相同。那么：

①若a=1.0，c=2.0，則b=___________。在此情況下，反應起始時將向___________方向進行（填“正”或“逆）。

②若規(guī)定起始時反應向逆方向進行，則c的范圍是_______。（用含a、b的式子表示）。

   （2）在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是______

原因是___________________________________。

Answer 1

（1）①3.0  逆 ②c＞ （或c＞）

（2）適當降溫或加壓   降溫或加壓，平衡向正反應方向移動，氣體總物質的量減少

解析:

(1)題設反應是在恒溫恒壓下進行的，恒溫恒壓建立等效平衡的條件是：相同物質的投料比相等(若投料物質不一樣，可依化學方程式轉化后再作比較)。就本題而言，不論向原平衡體系中充入任意體積的NH₃，還是充入任意體積的比例符合V(N₂)∶V(H₂)=2.0∶6.0=1∶3的N₂和H₂的混合氣體，建立新平衡后，混合氣體中各氣體的體積分數(shù)都與原平衡體系中同種物質的體積分數(shù)相同。

先求原平衡體系中N₂、H₂、NH₃的體積：V(N₂)、V(H₂)、V(NH₃)

N₂    ＋    3H₂       2NH₃      ～   ΔV

1             3          2          1＋3－2

2.0－V(N₂)   6.0－V(H₂)     V (NH₃)    2.0＋6.0－7.0

V(N₂) = 1.5，V(H₂) = 4.5，V(NH₃)=1.0

則a =1.0，c =2.0時，b的求法為：

N₂   ＋    3H₂       2NH₃

V_平    1.5         4.5        1.0

①     1.0         b         2.0

因為NH₃投入的多少對等效平衡無影響，所以   b=3.0

若求起始時，反應向逆反應方向進行的c的范圍，須先求加入多少c平衡不移動，即在已充入a體積N₂和b體積H₂的前提下，先求c的平衡不動量。當然，這時a、b應為已知量。設平衡不移動時充入NH₃的體積為x

N₂     ＋     3H₂                                             2NH₃

V_平          1.5      4.5        1.0

②          a        b          x

則當時，平衡不移動，解得：x= （或x=）

所以，當c＞（或c＞）時；起始時反應逆向進行。