Question

某温度下，向某密闭容器中加入1molN₂和4molH₂，使之反应合成NH₃，平衡后测得NH₃的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入的物质的量，使之反应平衡后NH₃的体积分数仍为m，若N₂、H₂、NH₃的加入量用X、Y、Z表示应满足：

（1）恒定T、V：

[1]若X=0，Y=1，则Z=      。

[2]若X=0.75，Y=      ，Z=0.5。

[3]X、Y、Z应满足的一般条件是(分别用只含X、Z和只含Y、Z写两个方程式表示)             。

（2）恒定T、P：

[1]若X=1、Y=      ，则Z=2。

[2]若X=2，则Y=10，Z=       。

Answer

（1）2mol；3.25；x+z/2=1，y+3/2z=4；（2）5；4；

【解析】

试题分析：（1）恒定T、V：

[1]为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n(N2)=1mol、n(H2)=4mol，1mol氮气与3mol氢气按N2(g)+3H2(g)2NH3(g)完全转化可以得到2mol氨气，故Z=2mol，故答案为：2mol；

[2]为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n(N2)=1mol、n(H2)=4mol，由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，则有：Y+1.5×0.5=4，解得Y=3.25；故答案为：3.25；

[3] N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量 1 4 0

起始量 X Y Z

转化量 X+0.5Z Y+1.5Z 0

X、Y、Z满足关系为：X+0.5Z=1，Y+1.5Z=4，故答案为：X+0.5Z=1，Y+1.5Z=4；

（2）恒定T、P时：

[1]为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足n(N2)：n(H2)=1：4，按N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，完全转化2mol氨气，生成的n(N2)=1mol、n(H2)=3mol，则n(N2)：n(H2)=(1+1)：(Y+3)=1：4，解得Y=5，故答案为：5；

[2]由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，则有：

1 4 0

2 10 Z

2+0.5Z 10+1.5Z 0

按化学计量数转化到左边满足n(N2)：n(H2)=1：4，

(2+0.5Z)：(10+1.5Z)=1：4，解得Z=4，故答案为：4。

【考点定位】考查化学平衡的计算

【名师点晴】本题主要考查等效平衡，掌握恒温、恒容下前后气体体积不等的可逆反应等效平衡的条件时解题的关键。等效平衡的规律：（1）恒温、恒容条件下的等效平衡：①在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量与原起始量对应相同，则两平衡等效．简记：必须对应相同；②在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效，简记：对应成比例；（2）恒温、恒压条件下的等效平衡：在恒温、恒压条件下，对于反应前后气体化学计量数任意性的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效．简记：对应成比例。