Question

19．在一真空固定體積的密閉容器中，充入10mol N₂和30mol H₂混合后發(fā)生反應：N₂+3H₂?2NH₃．在一定溫度下達到平衡，H₂的轉化率為20%．若在同一容器中充入NH₃，欲使反應達到平衡時各成分的百分含量與上述平衡時相同，則起始時充入NH₃的物質的量和達到平衡時NH₃的轉化率是（　�。�

• A． 15mol  20%
• B． 20mol  20%
• C． 20mol  80%
• D． 40mol  80%

Answer 1

分析 固定體積的密閉容器，反應達到平衡時各成分的百分含量與上述平衡時相同，則極限轉化為生成物時，生成物的物質的量相同，即起始時充入NH₃的物質的量為20mol，
          N₂+3H₂?2NH₃
開始   10     30     0
轉化    2      6       4
平衡   8        24     4
平衡濃度分別為$\frac{8}{V}$、$\frac{24}{V}$、$\frac{4}{V}$，
K=$\frac{（\frac{4}{V}）^{2}}{\frac{8}{V}×（\frac{24}{V}）^{3}}$，
         2NH₃?N₂+3H₂
開始    20        0    0
轉化     2x        x     3x
平衡   20-2x     x      3x
平衡濃度分別為$\frac{（20-2x）}{V}$、$\frac{x}{V}$、$\frac{3x}{V}$
K₁=$\frac{\frac{x}{V}×（\frac{3x}{V}）^{3}}{（\frac{20-2x}{V}）^{2}}$，
溫度不變時，二者互為逆反應，平衡常數K互為倒數關系，以此計算．

解答 解：固定體積的密閉容器，反應達到平衡時各成分的百分含量與上述平衡時相同，則極限轉化為生成物時，生成物的物質的量相同，即起始時充入NH₃的物質的量為20mol，
          N₂+3H₂?2NH₃
開始   10     30     0
轉化    2      6       4
平衡   8        24     4
平衡濃度分別為$\frac{8}{V}$、$\frac{24}{V}$、$\frac{4}{V}$，
K=$\frac{（\frac{4}{V}）^{2}}{\frac{8}{V}×（\frac{24}{V}）^{3}}$，
         2NH₃?N₂+3H₂
開始    20        0    0
轉化     2x        x     3x
平衡   20-2x     x      3x
平衡濃度分別為$\frac{（20-2x）}{V}$、$\frac{x}{V}$、$\frac{3x}{V}$
K₁=$\frac{\frac{x}{V}×（\frac{3x}{V}）^{3}}{（\frac{20-2x}{V}）^{2}}$，
溫度不變時，二者互為逆反應，平衡常數K互為倒數關系，
則$\frac{（\frac{4}{V}）^{2}}{\frac{8}{V}×（\frac{24}{V}）^{3}}$×$\frac{\frac{x}{V}×（\frac{3x}{V}）^{3}}{（\frac{20-2x}{V}）^{2}}$=1，
解得x=8，
達到平衡時NH₃的轉化率是$\frac{2×8mol}{20mol}$×100%=80%，
故選C．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握等效平衡判定、互為逆反應的K的關系為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意K的計算，題目難度不大．