Question

在温度相同、容积均为2 L的3个恒容密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温，测得反应达到平衡时的有关数据如下。下列说法正确的是

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1mo N2、3mol H2	2mol N2、6mol H2	2mol NH3
NH3浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1kJ	放出Q2kJ	吸收Q3kJ
体系压强（Pa）	p1	p2	p3
反应物转化率	α1	α2	α3

已知N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1

A. 2p₁＝2p₃＜p₂    B. 达到平衡时丙容器中NH₃的体积分数最大

C. α₂＋α₃＜1    D. Q₁＋Q₃＝92.4

Answer

D

【解析】

甲投入1molN2、3molH2，丙容器投入量2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与丙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；而甲容器投入1molN2、3molH2，乙容器加入2molN2、6molH2，乙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且乙容器容积是甲容器2倍，则甲容器与乙容器为等效平衡，所以乙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡向着正向移动，所以乙中氮气、氢气转化率大于甲的，平衡后乙中氨气含量最大，据此判断。

A、丙容器反应物投入量2molNH3，和甲起始量相同，甲和丙平衡状态相同，乙中压强为甲的二倍；由于乙中相当于增大压强，平衡向着正向移动，所以乙中压强减小，小于甲的2倍，即2p1＝2p3＞p2，A错误；

B、丙容器反应物投入量2molNH3，采用极限转化法转化为反应物为1molN2、3molH2，和甲中的相同，乙容器加入2molN2、6molH2，乙中加入量是甲中的二倍，乙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡向着正向移动，所以乙中氮气、氢气转化率大于甲的，平衡后乙中氨气含量最大，B错误；

C、丙容器中加入2molNH3，和甲最后达到相同的平衡状态，若平衡不移动，转化率α1+α3=1；乙容器反应物投入量2mol N2、6mol H2，由于乙中相当于增大压强，平衡向着正向移动，氨气的转化率增大，所以转化率α2+α3＞1，C错误；

D、甲投入1molN2、3molH2，丙中投入2molNH3，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故Q1+Q3=92.4，D正确；

答案选D。