Question

【題目】工業(yè)上通常采用N2（g）和H2（g）崔華成NH3（g）：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92.4kJmol﹣1
（1）在一定溫度下，若將10amolN2和30amolH2放入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為60%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為（用含a的代數(shù)式表示）．若此時(shí)再向該容器中投入10amolN2、20amolH2和20amolNH3 ， 判斷平衡移動(dòng)的方向是（填“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”）．
（2）若反應(yīng)起始時(shí)N2、H2、NH3的濃度分別為0.1mol/L、0.3mol/L、0.1mol/L．則NH3達(dá)到平衡時(shí)濃度的范圍為；若平衡時(shí)N2、H2、NH3的濃度分別為0.1mol/L、0.3mol/L、0.1mol/L，則NH3起始時(shí)濃度的范圍為 ．
（3）一定條件下，在容積相同的三個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如表：

容器		甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量		1molN2、3molH2	2molNH3	4molNH3
平衡時(shí)數(shù)據(jù)	反應(yīng)能量變化的絕對(duì)值（kJ）	Q1	Q2	Q3
	反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	a1	a2	a3
	體系壓強(qiáng)（Pa）	p1	P2	P3

則Q1+Q2=kJ；a1+a2l（填“＜”“＞”或“=”下同）：2p2p3
（4）如圖：A是恒容的密閉容器，B是一個(gè)體積可變的充氣氣囊．保持恒溫，關(guān)閉K2 ， 將1molN2和3molH2通過K3充入B中，將2molN2和6molH2通過K1充入A中；起始時(shí)A、B的體積相同均為1L，達(dá)到平衡時(shí)，V（B）=0.9L；然后打開K2 ， 一段時(shí)間又達(dá)到平衡時(shí)，B的體積為L（連通管中氣體體積不計(jì)）．

Answer 1

【答案】
（1）,正向移動(dòng)
（2）0mol/L＜c（NH3）＜0.3mol/L,0mol/L≤c（NH3）≤0.3mol/L
（3）92.4,=,＞
（4）1.7
【解析】解：（1）由10amolH2和30amolN2放入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N2的轉(zhuǎn)化率為60%，則

	N2　 +	3H2	2NH3
起始（mol/L）	5a	15a	0
轉(zhuǎn)化（mol/L）	5a×60%=3a	9a	6a
平衡（mol/L）	2a	6a	6a

平衡常數(shù)K= = = ；

若此時(shí)再向該容器中投入10amolN2、20amolH2和20amolNH3，三者的濃度分別為：7amol/L、16amol/L、16amol/L；則Q= = = ＜K，此時(shí)平衡正向進(jìn)行；

故答案為： ；正向移動(dòng)；
（2）若反應(yīng)起始時(shí)N2、H2、NH3的濃度分別為0.1mol/L、0.3mol/L、0.1mol/L，假設(shè)反應(yīng)正向進(jìn)行，則N2的最大轉(zhuǎn)化濃度為0.1mol/L，則NH3的變化濃度為0.2mol/L，即平衡時(shí)NH3的濃度小于0.3mol/L，假設(shè)反應(yīng)逆向進(jìn)行，則NH3的變化濃度最大為0.1mol/L，即平衡時(shí)NH3的最小濃度為大于0mol/L，故NH3達(dá)到平衡時(shí)濃度的范圍為0mol/L＜c（NH3）＜0.3mol/L；若平衡時(shí)N2、H2、NH3的濃度分別為0.1mol/L、0.3mol/L、0.1mol/L，如果反應(yīng)是從反應(yīng)物方向開始的，NH3的起始濃度為0mol/L，如果反應(yīng)是生成物方向進(jìn)行的，生成0.1mol/LN2時(shí)消耗NH3的濃度分別為0.05mol/L，NH3的起始濃度為0.15mol/L，NH3起始時(shí)濃度的范圍為0mol/L≤c（NH3）≤0.3mol/L；

故答案為：0mol/L＜c（NH3）＜0.3mol/L；0mol/L≤c（NH3）≤0.3mol/L；
（3）甲投入1molN2、3molH2，乙中投入2molNH3，則甲與乙是完全等效的，根據(jù)蓋斯定律可知，甲與乙的反應(yīng)的能量變化之和為92.4kJ，Q1+Q2=92.4；甲投入1molN2、3molH2，乙中投入2molNH3，則甲與乙是完全等效的，所以轉(zhuǎn)化率α1+α2=1；丙容器反應(yīng)物投入量4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移動(dòng)，丙中壓強(qiáng)為乙的二倍；由于丙中相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向著向著正向移動(dòng)，所以丙中壓強(qiáng)減小，小于乙的2倍，即2p2＞p3；

故答案為：92.4；=；＞；
（4）打開K2，一段時(shí)間又達(dá)到平衡時(shí)，等效為開始通入3molN2和9molH2再恒溫恒容到達(dá)的平衡，與B中平衡為等效平衡，平衡時(shí)同種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等，則平衡時(shí)混合氣體物質(zhì)的量為B中平衡時(shí)的3倍，恒溫恒壓下體積之比等于物質(zhì)的量之比，故平衡時(shí)氣體體積為0.9 L×3=2.7L，則B的體積為2.7 L﹣1L=1.7L，

故答案為：1.7．
（1）利用三行式求平衡量，然后利用K值進(jìn)行相差計(jì)算是化學(xué)平衡類題目常用的方法；（2）利用可逆反應(yīng)的不徹底性確定物質(zhì)的濃度范圍；（3）利用等效平衡的思想比較不同條件下的平衡轉(zhuǎn)化率；（4）由于氣囊的作用關(guān)閉K2時(shí)B中為恒溫恒壓下進(jìn)行的反應(yīng)，聯(lián)通后同樣相當(dāng)于恒溫恒壓下進(jìn)行的反應(yīng)，因此二者各物質(zhì)的量呈正比關(guān)系。